基于Ad Hoc网络海上移动通信系统的实现——数字调制解调系统的研究与实现

摘要

无线移动自组织网络(Ad Hoc)是建立在特定场合下的，由一组带有无线收发的移动终端构成的一个临时性系统，可以通过无线通信连接构成任意的网络拓扑结构，并有可能实现甚高频(VHF)超视距传输。VHF通信系统广泛应用于近海以及内河航运中，是船舶遇险和安全通信体系的重要组成之一，是水上搜救、通航管理不可缺少的通信手段，多用于近距离通信。在海上船舶发生紧急和突发事件情况下，通过Ad Hoc网络开展海上VHF通信从而保障通信指挥的顺利进行，为海上救助发挥重要作用。根据海上以及海岸间VHF通信的需要，综合考虑目前调制技术频谱利用率、抗干扰能力等因素，选用了高斯最小移频键控(GMSK)和三电平频移键控(3FSK)两种调制解调方案对系统进行研究。 本文首先介绍Ad Hoc网络以及海上VHF通信研究现状和发展，阐述了项目的具体要求，并阐明了选择GMSK和3FSK两种数字调制方式的原因。之后介绍了GMSK调制解调的相关原理以及研究现状和GMSK调制解调器的实现方式；重点分析了基于第IV类部分响应系统的3FSK调制解调原理，并对其功率谱进行了推导。然后根据系统性能要求利用CMX909B芯片设计了GMSK调制解调器的硬件平台，给出了各部分电路的实现方法以及相关分析，同时设计了调制器和解调器的软件，对其基带功能进行了测试和分析。 另外，本文介绍了FC-222无线数传电台的相关接口、参数，并就ADF7021芯片的3FSK调制解调的实现进行了详细的推导和分析，同时介绍了基于FC-222电台调制解调系统的方案设计以及各部分接口电路。最后设计了基于FC-222电台的相关软件，其中包括电台信道的选择、数据CRC校验和空中数据时延测量。 经过实验测试，实现了Ad hoc路由协议和媒体介入控制层协议，通过VHF电台，所构建的网络拓扑结构实现了节点的自动组网，完成数据分组的多跳传输，达到了最终的研究目的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题提出的背景和意义

1.1.1 Ad Hoc网络的简介和特点

1.1.2海上VHF通信的研究现状及发展

1.2项目要求以及本文的主要研究内容

第2章数字调制方式选择及相应原理

2.1最小移频键控(MSK)

2.2 GMSK调制解调原理及研究现状

2.3 GMSK调制解调器实现方式简介

2.4 3FSK调制解调原理

第3章GMSK调制解调系统硬件的设计与实现

3.1调制解调系统方案的设计

3.2系统所用芯片介绍

3.2.1 C8051F微控器的介绍

3.2.2 GMSK芯片CMX909B

3.3串口电路设计与实现

3.4 GMSK调制解调电路设计与实现

3.4.1控制器与CMX909B芯片的接口电路

3.4.2 CMX909B芯片外围电路分析

3.5基带部分与FM模块接口

3.6本章小结

第4章GMSK调制解调系统的软件设计实现及调试

4.1调制解调器的软件设计与实现

4.1.1 GMSK调制软件设计

4.1.2 GMSK解调软件设计

4.1.3调制解调芯片CMX909B的设置

4.2系统的软硬件联调及分析

4.2.1 GMSK调制解调器硬件的调试

4.2.2系统的软件调试及分析

4.3系统的抗干扰措施

4.4本章小结

第5章基于FC-222数传电台调制解调方案设计与实现

5.1 FC-222无线数传电台的相关介绍

5.1.1调制解调芯片ADF7021介绍

5.1.2 FC-222电台的基本功能及与终端设备的连接

5.1.3 FC-222电台数传参数

5.2基于ADF7021芯片的3FSK调制解调实现

5.3基于FC-222电台的调制解调系统方案设计

5.4.AMBE2000语音编解码电路接口的介绍

5.5语音编码电路与数传电台的接口介绍

第6章FC-222数传电台相关软件设计与实现

6.1上位机软件的使用介绍

6.2 FC-222电台的数据传输

6.3 CRC-32校验和的软件设计

6.4数传电台信道选择的软件设计

6.5空中时延测量的软件设计

6.6系统通调结果及其分析

第7章结论及展望

参考文献

致 谢

研究生履历