Implementering av en adaptiv kanalutjämnare för undervattenskommunikation

by Carlström, Johan

Denna rapport behandlar akustisk undervattenskommunikation. I rapporten tas olika aspekter upp på modulering, demodulering, kanalutjämning, den akustiska undervattenskanalens egenskaper samt andra fenomen och problem som kan uppkomma vid undervattenskommunikation. Speciellt har vikten i rapporten lagts vid adaptiva kanalutjämnare. Utifrån olika simuleringar provades en undervattenskommunikationsmodell under fältmässiga förhållanden. Resultatet av utprovningen visade att differentiellt fasskift i kombination med en kanalutjämnare fungerade väl under rådande förhållanden. I rapportens senare del beskrivs ett undervattenskommunikationssystem uppbyggd kring en Xilinx Spartan2 FPGA. Konstruktionen är resultatet av de teoretiska och praktiska slutsatser som framkommit under arbetets gång. Nyckelord Keyword Undervattenskommunikation, vhdl, Adaptivafilter 3 6DPPDQIDWWQLQJ Denna rapport behandlar akustisk undervattenskommunikation. I rapporten tas olika aspekter upp på modulering, demodulering, kanalutjämning, den akustiska undervattenskanalens egenskaper samt andra fenomen och problem som kan uppkomma vid undervattenskommunikation. Speciellt har vikten i rapporten lagts vid adaptiva kanalutjämnare. Utifrån olika simuleringar provades en undervattenskommunikationsmodell under fältmässiga förhållanden. Resultatet av utprovningen visade att differentiellt fasskift i kombination med en kanalutjämnare fungerade väl under rådande förhållanden. I rapportens senare del beskrivs ett undervattenskommunikationssystem uppbyggd kring en Xilinx Spartan2 FPGA. Konstruktionen är resultatet av de teoretiska och praktiska slutsatser som framkommit under arbetets gång. 4 ,QQHKnOOVI|UWHFNQLQJ ,1/('1,1* 1.1 BAKGRUND.....................................................................................................................................................7 1.2 ARBETETS SYFTE ............................................................................................................................................7 9$77(1 620 .20081,.$7,2160(',80 2.1 FÄDNING.........................................................................................................................................................8 2.2 INTERSYMBOLINTERFERENS ...........................................................................................................................8 6 < 67(0833% < **1$' 3.1 MODELL 1.......................................................................................................................................................9 3.2 MODELL 2.....................................................................................................................................................10 02'8/$7,21 4.1 BAKGRUND...................................................................................................................................................11 4.2 MODULATIONSTYPER ...................................................................................................................................12 'LJLWDO DPSOLWXGPRGXODWLRQ 'LJLWDO IUHNYHQVPRGXODWLRQ 'LJLWDO IDVPRGXODWLRQ 'LIIHUHQWLHOOW IDVPRGXODWLRQ 4.3 FÖRDELAR OCH NACKDELAR MELLAN OLIKA MODULATIONSTYPER .............................................................13 $6. )6. 36. '36. $'$37,9$ .$1$/87-b01$5( 5.1 KANALUTJÄMNARE ......................................................................................................................................15 5.2 KANALUTJÄMNARE BASERADE PÅ ”MINIMUM MEAN SQUARE ERROR” .........................................................16 *UXQGOlJJDQGH RP NDQDOXWMlPQDUH 5HNXUVLY O|VQLQJ DY WDSSNRHILFLHQWHUQD & )RUPXOHULQJ DY /06 DOJRULWPHQ