水声数字语音通信系统的设计与实现(可复制论文).pdf

摘要信息进行大幅度压缩,降低传输所需的比特率。本论文对数字语音压缩算法总体框图,逐步细化各个分系统及分系统内部结构的设计问题,确定以目前,数字语音技术己广泛应用于许多通信领域,但是在水下利用声波进行数字语音通信却是刚刚起步的新技术,这主要是由于水声信道有限的通信带宽及其时交、空变等特性所决定的。随着现代军事的发展和人类利用和开发海洋步伐的加快,水下数字语音通信技术的研究将越来越受到人们的重视。本论文对水声数字语音通信系统的设计和实现进行了研究,开发了一套水声数字语音通信系统,该系统是一套在水下无线、半双工、采用全数字技术的实时语音通信系统。在水声信道中,由于水介质的吸收使得可利用的工作频率较低,信道带宽较窄,因而通信速率也较低。要想在水中进行数字语音通信就必须对语音进行研究,采用多带激励语音压缩编解码算法栽加镆艚斜嗦耄并采用带宽利用率较高的相位调制技术对压缩语音进行传输,同时结合自适应均衡等技术来有效地克服信道多途传播产生的码间干扰,利用交织技术和纠错编码技术进一步降低系统的误码率。本论文以整个系统的软、硬件设计为主要研究对象,在综述水声语音通信系统的基础上,首先分析了水声数字语音通信中的几项关键技术,论证其可行性,并由此提出了整个系统的实现方案。在此基础上,给出系统的硬件为系统的核心处理部件,全面、具体的阐述了本系统涉及到的硬件电路设计问题。最后,详细讨论了系统的各软件模块设计并就设计和调试过程中出现的问题进行了分析。关键词:语音通信;语音压缩;多途;码间干扰;哈尔滨工程大学硕士学位论文
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硒岔≯学位论文原创性声明哈尔滨工程大学钐。々‘年;月/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的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。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、数据和文作者┳:期:曰
!W↖睁旁幢嗦雋中旁磒,軁潘轎刮信源解码第滦髀引言海洋是人类生存活动十分重要的领域。海啸的准确预警,资源开发方面的水下自动生产系统,以及与国家安全有关的多种监控与观通等,它们要求现代的通信系统是:组成陆一海一空三维空间移动互联通信网。三维移动互联通信网的组成,当前主要制约于水下通信。通常我们往往都是通过连接电缆来实现水下通信。但有缆通信在应用中存在着很多弊端。比如,在深海、极地海域或恶劣海况下就很难开展工作,而电缆的“纠缠”问题更限制了潜器的机动灵活性,这些决定了水下通信要想摆脱这种类似“脐带”的束缚,必须向无缆的方向发展。图水声通信系统方框图在陆地上,我们通常都是利用无线电方式进行无缆通信,但在水下,无线电波的吸收和衰减都很大,只能以极低的发射频率⒋笮吞线和很高的发射功率进行工作,传输距离很短,无法完成水下通信任务【俊最新研究发展的蓝绿激光技术【【恳讶〉昧讼嗟钡慕梗蚱湓旒郯汗螅且作用距离小,不适用于大规模、长距离地水下通信。相比较看来,在我们所熟知的各种能量形式中,只有声波在水下的传播性能为最好,这使得以声波为载体的水声通信成为水下通信的主流【.
通信系统的方框图。早期的水声通信技术的研究主要是出于与潜艇有关的海军需要而得以发展的,如潜艇与潜艇,潜艇与水面之间的通信。随着人类开发利用海洋活动的日益广泛深入,今天水声通信的应用范围早已不再局限于以往单纯的军用领域,而在诸多的商业民用领域中也逐渐占有了广阔的前景,如深海渔业资源监测与开发,海上钻井平台遥控,水下资源勘探,海底地貌与地震图像传输,海洋科学考察,水下机器人与运载器的导航及信息传递等等,都需要及时的在水下进行信息的收集,传递和交换,以上这些都必须借助水声通信手段来完成。然而无论是在陆地上还是在水下,在人与人的通信方式上,尤其是在水下蛙人潜水、饱和潜水、对潜通讯、海上军事训练等场合,语音通信是人与人交流的最直接手段。人们之所以特别愿意使用语音通信的方式,这是因为:镅越涣魇侨死嘧杂籽傻哪芰Γ恍枳诺难盗贰糜镅越涣餍畔ⅲ梢灾苯游6苑剿斫猓⒖裳杆僮鞒龇从Α镅越涣骺梢源头岣坏男畔⒛谌荩踔量梢员泶镉镅缘姆岣坏母星色彩,也有利于互相磋商。糜镅越涣餍畔ⅲ饕J褂萌说目诤投礁銎鞴伲褂闷渌ㄐ攀段,则要使用手醇和眼鄄焱枷瘛⑽淖帧⒎诺两个器官。在实际的水下作业中,操作人员的手和眼要做重要的观察和运行操作,因此手和耳分工的语音通信用最