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基于FPGA的AIS基带设计算法研究
| 论文题名： | 基于FPGA的AIS基带设计算法研究 |
| 关键词： | 基带设计;调制解调算法;信号处理模块;快速实时;硬件平台设计;数字信号处理;基带信号;基带调制解调;位填充;快速实现;基带处理器;航行安全;位同步;通信接口模块;设备;解包;无线电技术;模块化设计;高斯滤波器;组成结构 |
| 摘要： | 随着我国现代航运交通运输的飞速发展，船舶的航行安全色是越来越重要。AIS设备利用无线电技术实现船.船、船一岸的通信及辅助导航，避免船舶之间发生碰撞，方便监管部门管理，大幅提高航行安全。其组成结构包括由人机界面模块、通信协议处理模块、基带信号处理模块、射频模块及标准通信接口模块。本文着重对AIS设备的基带信号处理模块进行仿真研究，并以仿真为基础，研究基于FPGA的基带信号的调制解调算法，为后期以FPGA为硬件平台设计AIS设备打下坚实的理论算法基础。 AIS基带处理器主要功能包括完成HDLC打解包、NRZI编解码和GMSK的调制解调。由于FPGA平台只能处理数字信号，而AIS基带调制解调中存在部分模拟信号，所以要针对FPGA的硬件平台，进一步研究改进的AIS基带调制解调算法。由于HDLC主要包括，位填充及去填充、校验位产生、数据打解包等。由于HDLC处理及NRZI本身就是数字信号处理，所以基于FPGA的HDLC算法相对简单。GMSK调制解调属于数字信号的模拟调制，在研究GMSK信号时，以SystemView和Matlab作为工具研究其特性和算法验证，结合FPGA本身的特点，给出了具体实现时必需考虑的位同步算法。由于FPGA设计结构灵活、通用性强、实时性高以及适合于模块化设计等特点，因此FPGA平台非常适合于AIS的硬件实现平台。另外，选用FPGA作为硬件平台也为单个芯片实现AIS系统奠定了基础。基于FPGA的AIS基带算法中主要包括了以下几个方面研究： 1)CRC校验的产生算法及在适合于FPGA中的快速实现算法； 2)位填充及去填充和NRZI的编码及解码在FPGA的算法实现； 3)GMSK的调制解调算法； 4)高斯滤波器算法在FPGA中的快速实现算法； 5)相位积分在FPGA中快速实时的实现算法； 6)IQ调制器在FPGA中快速实时的实现算法； 7)位同步在FPGA中快速实时的实现算法； 8)反正切实现在FPGA中快速实时的实现算法。 本文从AIS的定义、特点以及国内外发展现状入手，结合AIS基带处理的功能需求，重点阐述了HDLC打解包、GMSK的调制解调原理以及基于FPGA的算法。 |
| 作者： | 李龙 |
| 专业： | 智能交通工程 |
| 导师： | 初秀民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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