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研究生: 李威慶
Lee, Wei-chi
論文名稱: 水下聲波之點對點通訊控制之研究
The Study for Point-to-Point Communication and Control of Underwater Acoustic Waves
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 水下通訊調變解調變電磁波通訊
外文關鍵詞: the land radio communication theories, underwater communication, modulation/demodulation
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  • 本論文使用陸地電磁波通訊之理論,將其應用於聲波在水下通道傳送。因為水下通道是複雜且干擾嚴重的環境,因此水下通訊比起一般的陸地通訊顯的更為艱鉅,所以建立一可靠的水下通訊系統為本論文主要目標。
    軟體介面包括接收端與發射端之程式皆以Labview程式撰寫,在調變方法我們選用了BPSK調變,針對水下通道雜訊的干擾問題,我們也加入了BCH碼(Bose-Chaudhuri-Hocqenqhem Codes)來降低位元錯誤率,除了通道編碼技術,也應用了脈衝整型濾波器來減輕ISI的干擾。
    為了實現水下點對點控制,我們也應用了TA7279P直流馬達控制IC來製作馬達控制電路,並將實體電路與接收端之資料擷取卡結合,完成水下聲波點對點控制系統。
    經由實驗,本系統已經可以在傳輸距離3公尺的有限區域水下環境(有反射波存在)完成位元組的傳送,並可成功的控制馬達之作動。

    We used the land radio communication theories in this thesis and applied to acoustic waves for underwater channel propagating. Because the underwater channel is a complex environment with severe interference, thus the implementation of underwater communication is more difficult than that of radio communication. So the main purpose of this thesis is constructing reliable underwater communication system.
    The software interface is written by use of Labview. We choice BPSK modulation in this thesis. About the underwater channel,we also employed Bose-Chaudhuri-Hocqenqhem Codes to reduce Bit Error Rate. Except the channel coding technique, We also used pulse shaping filter to reduce interference of ISI.
    For achieving underwater point-to-point control, we also applied TA7279P DC motor control IC to make motor control circuit and combined it with receiver DAQ and complete the underwater acoustic point-to-point control system.
    By experiment, Data bits are conducted and motion of motor controlled successfully in the underwater environment about 3m distances of transmission. (with reflection waves).

    目錄 摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 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 1 1-3 研究方法 2 1-4 論文架構 3 第二章 水下通道環境特性 4 2-1 發射器與接收器 4 2-2 水中聲速 5 2-3 傳輸路徑損失 5 2-4 多重路徑與衰落 6 2-5 水下通道雜訊 6 2-6迴響 7 第三章 基礎通訊原理 9 3-1 資料傳輸基礎概念 9 3-2 信號(signal) 9 3-3 類比信號(analog signal)與數位信號(digital signal) 9 3-4 訊雜比(signal-to-noise ratio,SNR or S/N) 10 3-5 沈農容量定理 10 3-6 數位通訊系統 11 3-7 調變 11 3-8 類比調變 11 3-9 數位調變 12 3-10 多路徑傳播的影響 12 3-11 編碼 13 3-12 循環碼 13 3-13 循環碼之編碼與解碼 14 3-14相位鍵移調變(Binary Phase-Shift Keying) 15 3-15 二位元PSK信號的產生與檢測 16 3-16 數位濾波器 16 3-17 升餘弦數位濾波器 16 第四章 水下通訊與點對點控制之實驗 30 4-1 實驗設備的介紹 30 4-2 實驗方法與流程 31 4-3 未編碼對錯誤率之影響 32 4-4 加入錯誤更正碼對錯誤率之影響 32 4-5 小型馬達驅動IC簡介與應用 32 4-6 電路與資料擷取卡之聯結 33 4-7 點對點通訊控制之實現 33 第五章 結論與未來展望 68 5-1結論 68 5-2未來展望 68 參考文獻 70 自述 72

    參考文獻
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    下載圖示 校內:2014-07-16公開
    校外:2014-07-16公開
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