基于KeyStoneⅡ水声通信网络节点设计与实现

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanggh1963
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随着国家对海洋权益的重视程度增加,水声通信组网的研究成为了当今的一个研究热点,水声通信网络节点是水声通信组网的关键技术。而水下环境是极其复杂的声信道,存在严重的噪声干扰、多径效应等,为实现低误码率的可靠信息传递,物理层算法越来越复杂,相应对通信节点的处理能力要求越来越高。同时,多节点的水声通信组网则需要水声通信节点能够处理复杂的网络协议。  本文则基于KeyStoneⅡ架构的处理器进行了水声通信节点的设计与实现。KeyStoneⅡ是美国TI公司推出的高性能多核架构处理器,由4个Cortex-A15核、8个TMS320C66x高性能DSP核组成。  首先针对水声通信网络的特点,设计通信节点需要实现的功能及技术指标,明确针对该平台的设计方案,主要包括网络协议处理、物理层数字信号处理、模拟发射及接收等模块。  然后进行基于ARM的嵌入式Linux系统开发工作。在上位机与板卡之间搭建嵌入式的开发环境,为系统开发工作打好基础。之后进行U-boot移植、Linux内核移植、UBI文件系统移植等工作。Linux系统准备好之后重点进行了网络协议软件NS2的嵌入式移植工作,为水声通信节点参与组网工作做好准备。最后针对通信网需求进行驱动程序、应用程序的设计。  DSP端进行物理层算法的软件设计。针对水声信道的复杂特性,选取直接序列扩频作为通信算法,采用伪随机序列对信号进行扩频,有效地提高了通信系统的抗干扰能力以及保密性。接收端采用了基于码片级的假设反馈均衡技术,降低了时变、多途等造成的干扰。然后进行PWM调制的发射模块及数据采集模块的设计。  最后针对通信系统要求,完成接收模块电路的设计、制作及调试工作。所有模块进行水池联调,验证该平台的水声通信节点的功能实现情况。  本文设计的针对KeyStoneⅡ架构的水声通信网络节点能够实现通信节间点的水下数据传输,完成了通信节点的基本功能,为后续高性能通信节点的开发鉴定了基础。
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