水声扩频通信技术研究(可复制论文).pdf

摘要收端采取额外措施——多普勒频率搜索和多途分量的提取,再加上同步信号水声信道是一个时变、空变的随机信道,是一个非理想信道。使用扩频信号可以在一定程度上对付信道传输中的多途性;利用扩频信号做相关获得的增益可以使得在负信噪比的条件下进行信号的恢复。扩频通信的抗干扰、抗衰落能力也很强,这确实是对复杂多变的水声信道的一个很好的解决方案,它不仅可以解决长距离移动目标的通信问题,还能进行敌我识别、导航和定位等。要想进一步提高水下扩频通信系统的抗多普勒、抗多途能力,就要在接搜索和信号的解扩,这将会带来很大量的相关运算。没有一个快速算法,将不能实时的完成对采集信号的处理。将騑快速变换应用到水声扩频通信系统中接收信号的上述相关处理中,可很大程度地提高算法的执行速度,从而可以实现数据的实时采集和实时处理。本论文以克服水下多途干扰、补偿多普勒频移、实现低信噪比踔粮盒噪比赂呖煽啃缘乃ㄐ盼D勘辏芯苛酥苯有蛄欣┢翟谒ㄐ胖杏τ的有关问题,并通过仿真和试验验证了这种通信技术的良好性能和可行性。本文所作的工作主要有以下几个方面:菇艘桓龌诳焖賅变换,以蛄凶魑@┢德搿来矸式、带有多普勒补偿和多途时延补偿的水下直接序列扩频通信系统框架。用仿真,验证了其可行性。訮F教ǎ扑慊ㄗ魑狝/虳/琖操作系统下将算法和声卡的播放、录音联合编程,完成了该水下扩频通信系统的物理实现。诨赑硬件平台,嵌入式系统拢迪至舜送ㄐ畔低场哉饬街旨扑慊僮飨低诚碌睦┢低ㄐ欧直鸾辛说绲魇浴⑺氐试、松花湖实验、青岛海试,并实现了两者之间的半双工通信。在发射功率≤渚嗬胛~,接收信噪比笥遥迪至哈尔滨工程大学硕士学位论文
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误码率低于“的数据传输。关键词:焖俦浠唬焕┢低ㄐ牛籱序列;水声通信哈尔滨工程大学硕士学位论文
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童:血盏哈尔滨工程大学学位论文原创性声明硼,辏辉翴的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献识到本声明的法律结果由本人承担。作者┳.期:日
第绪论引言水声通信的历史、现状和发展嘲空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落在被称为海洋世纪的今天,伴随着海洋开发活动的曰益增多以及军事作战的实际需要,水下通信越来越受到人们的重视C裼梅矫妫缢掠音通信、工业用海岸遥测、水下机器人和海上平台的遥控指令传送、海底勘探数据与图像的传输,环境系统中的污染监测数据,水文站的采集数据等的传输等等【【,无不使水下通信的需求大为增加,水下通信的商用价值凸现。军事应用方面,建立水下数据通信系统在于解决水雷遥控、潜艇之间、母舰与潜艇或其它水下无人作战平台传输获取的战场信息问题【浚缤枷瘛⒄匠态势、情报信息等,水下通信的重要性更是不言自明。然而与应用于陆地空间的通信技术相比,水声通信的发展远远滞后。这是由于水声信道的特殊性决定的。迄今为止,声波仍是水下唯一可以进行远程信息传输的媒体。水介质与空气介质的特性具有明显的不同,水声信道与信道,具有多普勒不稳定性。水声通信的衰耗因素较多,特别是在海水中传播,声传播损失不仅与频率有关,而且还受海水的含盐度、温度、密度、深度、距离等的影响,造成中远程水声信道带宽极其有限。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲,而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时,有限的信道带宽和信号的多途传输会引起非常严重的码间干扰,造成接收数据的严重误码。同一声源发出的声波,在不同的海区或不同的季节,传播情况可能都不同。所以从信道中的各种限制因素到时变、空变性,水声信道都远比无线电信道复杂【。水声通信的历史可以追溯到年,在这一年水声电报系统研制成功,可以看作是水下无线通信的雏形。世界上第一个具有实际意义的水声通信系哈尔滨工程大学硕士学位论文
统是美国海军水声实验室于年研制的水下电话,该系统使用单边带调制技术,载波频率饕S糜谇蓖е涞耐ㄐ拧T缙诘乃ㄐ哦嗍用模拟频率调制技术。如在年代末研制的调频水声通信系统,使用脑夭ê的带宽,实现了水底到水面船只的通信【俊DD獾制系统不能减轻由于水声信道的衰落所引起的畸变,限制了系统性能的提高。年代以来随着电子技术和信息科学突飞猛进的发展,水声通信技术也因此得到了迅速的发展,新一代的水声通