簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳柏翰
Chen, Po-Han
論文名稱: 短距離水下聲波通訊系統之初期建置
Primary Development of Short-Range Underwater Acoustic Communication Systems
指導教授: 李坤洲
Lee, Kun-Chou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 水下聲波通訊調變編碼同步等化器
外文關鍵詞: Underwater acoustic communications, Modulation, Coding, Synchronization, equalizer
相關次數: 點閱:81下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文之主要目標為建置短距離水下聲波通訊系統,利用陸地上電磁波通訊原理,在訊號衰減、雜訊干擾特別嚴重的水下通道中,使用聲波來進行傳送訊號資料。研究實際以長度三公尺穩定性能水槽進行試驗,發射與接收端程式的軟體介面利用LabVIEW來進行撰寫。應用通訊系統的架構,解調變技術為相位鍵移調變(Binary Phase-Shift Keying,BPSK)、脈衝整型濾波器、編解碼為BCH碼(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem Codes)以及同步(Synchronization)技術來建置一個可控制馬達驅動的水下聲波通訊系統。另一方面,探討CRC編碼與加入適應性前饋等化器(adaptive feed-forward equalizer)對於此通訊系統在傳送訊號的位元錯誤率與訊雜比(Signal to Noise Ratio)的性能關係。

    The main objective of this paper is to build a short-range underwater acoustic communication system for delivering signal information in underwater channel where the signal attenuation and noise interference are particularly serious by using land-based communications electromagnetic wave principles theory as background knowledge.
    In this research, we process the experiment in a three-meter towing tank and install LabVIEW software into emitter and receiver to write programs. In order to build a controllable motor-driven underwater acoustic communication system, the framework we choose for this research is: Binary Phase-Shift Keying (BPSK) for modulation and demodulation and pulse shaping filter; Bose–Chaudhuri- Hocquenghem (BCH) codes for coding and decoding signal data; synchronization technique.
    At the same time, we will also discuss how CRC coding and adaptive feed forward equalizer would affect the performance relationship of this communication system while transmitting signals on bit error rate (BER) and Signal to Noise Ratio (SNR) issues.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 IX 符號 X 第一章 緒論 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 研究貢獻 3 1-4 論文架構 4 第二章 水下聲波通訊控制馬達 7 2-1 水下通訊通道環境特性 7 2-1-1 水下麥克風接收器與發射器 8 2-1-2 水下聲速 8 2-1-3 頻寬限制 9 2-1-4 水下通道環境衰弱及多重路徑 9 2-1-5 水下通道環境噪音 10 2-2 水下數位通訊原理 10 2-2-1 編碼與解碼 11 2-2-2 數位調變 12 2-2-3 數位濾波器 14 2-2-4 位元錯誤機率 14 2-2-5 同步技術 16 2-3 水下聲波通訊系統控制馬達之實驗 17 2-3-1 實驗設備介紹 17 2-3-2 實驗方法與結果 18 第三章 應用CRC於水下通訊系統 56 3-1 通訊錯誤檢測原理 56 3-2 CRC演算法基本原理 57 3-3 CRC演算法實例解法 58 3-4 位元錯誤率計算 60 3-5 實驗設計與計算結果 60 第四章 應用等化器於水下聲波通訊系統 70 4-1 等化器介紹 70 4-1-1 線性等化器 70 4-1-2 非線性等化器 71 4-1-3 適應性等化器 71 4-2最小均方演算法 72 4-3 適應性等化器應用於水下聲波通訊系統實驗 73 4-3-1 實驗LabVIEW程式設計 73 4-3-2 儀器參數與程式參數設定 74 4-3-3 實驗結果討論 74 第五章 結論與未來展望 87 5-1結論 87 5-2未來展望 87 參考文獻 89

    [1] 劉金源,“水中聲學-水聲系統之基本操作原理”,國立編譯館,2001年。
    [2] 劉金源,“海洋聲學導論-海洋聲波傳播與粗糙面散射之基本原理”,中山大學出版社,2002年。
    [3] 呂福生、曾敬翔、陳力維、陳志強、吳鑌崇,“全數位水下傳呼機同步與等化系統之設計”,第六屆水下技術研討會暨國科會成果發表會論文集81-90頁,2004年。
    [4] 張順雄、陳曉堯,“水下多使用者聲學通訊系統之設計”,第六屆水下技術研討會暨國科會成果發表會論文集,112-117頁,2004年。
    [5] 張順雄、張麗娜、呂宏碁、翁政弘,“水下聲傳數據機LSR-DOA技術之實現”,第三屆水下技術研討會暨國科會成果發表會論文集,C1-C6頁,2001年。
    [6] 曾敬翔、李錫龍,“水下數據機之合併最佳等化/同步器”,第三屆水下技術研討會暨國科會成果發表會論文集,C21-C25頁,2001年。
    [7] H. M. Kwon, T. G. Birdsall, “Digital Waveform Codings for Ocean Acoustic Telemetry,” IEEE J. pf Oceanic Eng., Vol.16, No.1, pp. 56-65, 1991.
    [8] R. S. Andrews, L. F. Turner, “On the Performance of Underwater Data Transmission Systems Using Amplitude-Shift-Keying Techniques,” IEEE Trans. On Sonics and Ultrasonic, Vol. 23, No.1, pp. 64-71, 1976.
    [9] J. G. Prokis, “Coded Modulation for Digital Communications Over Rayleigh Fading Channels,” IEEE Journal of Oceanic Eng, Vol. 16, No.1, pp. 66-73, 1991.
    [10] J. A. Neasham, D. Thompson, A. D. Tweedy, M. A. Lawlor, O. R. Hinton, A. E. Adams, and B. S. Sharif, “Combined Equalisation and Beamforming to Achieve 20 k bits/s Acoustic Telemetry for ROVs,” OCEANS’96 MTS/IEEE Conference Proceedings, Vol. 2, pp. 988-993, Sep. 1996.
    [11] H. Medwin, “Speed of Sound In water: A Simple Equation for Realistic Parameters,” Journal Acoustics Society American, Vol. 58, No. 6, pp. 1318-1319, 1975.
    [12] A. B. Baggeroer, “Acoustic Telemetry – An Overview, ” IEEE Journal of ocean Eng, Vol. 9, No. 4, pp. 229-235, 1984.
    [13] 涂章,“被動聲學定位法應用於石首魚之沿海棲地調查,”國立中山大學海下技術研究所碩士論文,2004年。
    [14] V. F. George, “Ocean and Seabed Acoustic – A Theory of Wave Propagation,” Prentice-Hall, 1994.
    [15] 林銀議,“數位通訊原理-調變解調”,五南圖書出版公司,2005年。
    [16] 林銀議,“數位通訊原理-編碼與消息理論”,五南圖書出版公司,2005年。
    [17] 繆紹綱,“通訊系統”,高立圖書有限公司,2000年。
    [18] 蕭子健、王智昱、儲昭偉,“虛擬儀控程式設計LabVIEW 8X”,高立圖書有限公司,2007年。
    [19] J. G. Proakis, “Digital Communication, 2nded”, McGraw-Hill, New York, 1989.
    [20] 黃靜宜,“遠端串列通訊在工業控制上之應用及錯誤檢查原理分析”,機械工業雜誌,289期,p33-35,2007年。
    [21] 洪玉城、洪國祐、董秋溝,“應用於RFID系統之循環冗餘檢查碼(CRC)編碼器晶片實現,”第七屆微電子技術發展與應用研討會/系統設計,411-414頁,2009年。
    [22] 林尚毅,“密碼學餘小型通訊系統身份驗證之研究,”國立雲林科技大學資訊工程系碩士論文,2009年。
    [23] Yanbin Zhang, Qi Yuan, “A Multiple Bits Error Correction Method Based on Cyclic Redundancy Check Codes,” ICSP International Conference. Signal Processing, pp. 1808-1810, 2008.
    [24] Alin Mazare, Gheorghe Serban, ”Detecting Errors in Digital Communications with CRC Codes implemented with FPGA”, Institute of Electrical and Electronics, 2009.
    [25] 洪賢昇、張志強,“適應性等化器於水下通訊之應用”,第六屆水下技術研討會論文集,p106-p111,2004年。
    [26] 顧明揚,“Norm倒傳遞演算法使用於適應性濾波器”,國立中央大學電機工程學系碩士論文,2001年。
    [27] Rodger E. Ziemer and William H. Tranter, Principles of Communications Systems, Modulation, and Noise, Wiley, 2010.
    [28] A.K.S Al-Bayati and M.A. Smadi, “Efficient blind equalisation of BPSK signals,” ELECTRONICS LETTERS 29th April 2010 Vol. 46 No. 9.
    [29] S. Haykin, “Adaptive Filter Theory,” 4th Ed., Prentice Hall, 2001.
    [30] Dogancay, K, Kennedy, R.A,“Least Squares Approach to Blind Channel Equalization,” IEEE Trans. Commun, vol. 47, pp. 1678-1687, 1999.
    [31] 鄭勝文、邱逢琛,“水下技術概論”,國立編譯館,1997。
    [32] Y. Morishita, Y. Tsuda, T. Fujii, and T. Shimamura, “An LMS Adaptive Equalizer Using Threshold in Impulse Noise Environments,”Processing on 10th ICT, Vol. 1, pp. 578-582, 2003.
    [33] 朱朝成,“無線區域網路之CCK調變/解調器與等化器設計與實現”,南台科技大學電子工程系碩士論文,2004年。

    下載圖示 校內:2020-09-01公開
    校外:2020-09-01公開
    QR CODE