水下无线激光语音通信探究论文

第页共页水下无线激光语音通信探究论文水下无线激光语音通信探究论文1控制模块本系统的控制模块选用Altera公司的CycloneII系列FPGA，该系列FPGA是Altera公司推出的低本钱FPGA，其在保证本钱优势的前提下提供了很高的集成度和性能。选用FPGA进展控制模块的设计具有硬件构造简单，抗干扰才能强，可靠性高，功耗低等优点，并且由于FPGA具有可编程性，使得系统配置更加灵敏，方便以后的系统晋级，降低系统晋级的本钱。该控制模块主要是完成为AMBE—2000提供正常工作所需要的各种时序信号以及对输入输出语音数据流进展数据提取、去系统帧头、加系统帧头等工作。故可将控制模块分为三个主要子模块：时序产生子模块，数据发送子模块和数据接收子模块。时序产生子模块主要是通过使用VHDL语言进展编程得到分频器，将晶振的固有频率通过分频器变换为AMBE—2000所需要的频率。数据接收和发送子模块那么主要采用FIFO进展数据缓存。并通过编写接收和发送有限状态机来对FIFO进展相应控制，完成对语音数据流的接收发送及处理等任务。控制模块的时序仿真图如下列图3。2调制及信号处理模块高效、可靠、抗干扰才能强的调制技术是高传输率、低误码率通信的保证，对进步系统性能的发挥有着重要的作用。本系统所采用的激光器为半导体蓝光激光器，选用的.调制模块为实验室已有的调制电路。该电路所采用的调制方式为构造简单的内调制方式，通过对光信号强度的直接调制，将语音信号加载到蓝光激光上。此调制模块构造简单，易于实现。本系统所用的信号处理模块电路原理图如下列图4所示。光信号通过光电转换器转换为微弱的电信号。电信号输入至第一级低噪声放大电路，在设计该级放大电路时，考虑到所采用光电转换器在50Ω负载电阻下频率响应最好，故该放大电路采用由低噪声运算放大器构成的反相比例放大电路，这样设计既能使光电转换器工作在频率响应最好的状态，又能满足适当的前级放大。第二级为一个二阶的低通滤波器，滤除高频噪声。第三级为反向比例放大电路构成的主放大电路，该电路使信号放大到满足整流电路可以响应的电压值。最后一级为一个电压比拟器构成的整流电路，该整流电路是模拟电路与数字电路的接口。3实验结果为了验证本系统的性能，在实验室中通过装满海水的长约1m的水槽模拟海水信道进展实验，实验装置示意图如下列图5所示。图5实验装置示意图实验结果如图6所示。图6—1为5个数字语音信号数据帧整体比照图。蓝色为原始数字语音信号，黄色为经过信道传输以及信号处理模块处理后的数字语音信号。图6—2为单个数字语音信号数据帧比照图。图6—3那么为数字语音信号数据帧帧头的比照图。由以上三图可以看出，经传输和处理后的信号与原始信号根本一致。图6—4为原始模拟语音信号与经过传输以及语音通信系统复原后的模拟语音信号的比照图，由图中可以看出，两个信号虽然存在一些延时，信号幅值也不同但信号的包络根本相似。在实验时，通过扬声器，也能听到明晰同步的语音。4结论设计了一款基于FPGA的水下无线激光语音通信系统，该系统构造简单，可靠性高，功耗低，借助于FPGA的可编程性以及AMBE—2000的语音速率和前向纠错数据速率选择灵敏的特点，使得该系统晋级方便。光学对准模块是进步系统光功率利用率的重要光学手段，本文侧重于该系统