本文關(guān)鍵詞： 水聲通信 擴(kuò)頻通信 廣義M元 多通道擴(kuò)頻通信 多載波擴(kuò)頻通信　出處：《哈爾濱工程大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：聲波是唯一一種能在水下進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男畔⑤d體,因此水下聲通信技術(shù)成為水下信息交互的最主流的技術(shù)。由于海水介質(zhì)的不均勻,氣泡,水聲生物,洋流,內(nèi)波和表面波等因素造成了水聲信道的特殊及易變的特性。水聲通信的特殊性在于水聲信道的特殊性,由于海水介質(zhì)對高頻的衰減較為嚴(yán)重,而在較低的頻段,海洋環(huán)境存在著較高的噪聲譜級。這使得適合水聲通信的頻段極為有限,而換能器工藝的制約又減少或降低了水聲頻段的使用和效率。信號所使用的中心頻率和帶寬是隨距離變化的函數(shù),通常來講,隨著距離的增加,最優(yōu)的中心頻率和帶寬都隨之下降。多普勒,多徑擴(kuò)展,時變,頻變和空變特性也使水聲通信面臨著巨大的挑戰(zhàn)。擴(kuò)頻水聲通信技術(shù)通過犧牲了通信的有效性換取了可靠性,其在水聲信道這種嚴(yán)重時變和衰落的信道下有著較為穩(wěn)定和可靠的表現(xiàn)。其應(yīng)用的在魯棒水聲通信,中遠(yuǎn)距離水聲通信,功率受限的水聲通信,保密水聲通信和低探測可能性水聲通信中,并為多用戶通信提供了多址接入的能力。但是傳統(tǒng)的擴(kuò)頻水聲通信方式有著較低的通信速率,已經(jīng)逐漸不能滿足水下大規(guī)模信息交互的需要。本文主要研究的是高速率擴(kuò)頻水聲通信技術(shù),文章從四個角度:廣義M元擴(kuò)頻,多通道擴(kuò)頻,多載波擴(kuò)頻和基于不同序列的擴(kuò)頻水聲通信系統(tǒng)來探討實現(xiàn)高速率擴(kuò)頻水聲通信技術(shù)的可能性。傳統(tǒng)的M元擴(kuò)頻和碼元移位鍵控(CSK)擴(kuò)頻都是廣義M元水聲擴(kuò)頻通信技術(shù)的一種,它們和直接序列擴(kuò)頻(DSSS)水聲技術(shù)相比,都在一定程度上改善了擴(kuò)頻增益對通信速率的限制,在同等的抗噪聲能力下獲得了通信速率的提高。本文提出一種基于兩種技術(shù)相結(jié)合的M元CSK擴(kuò)頻水聲通信技術(shù)。通過將兩種技術(shù)的結(jié)合,在擴(kuò)頻增益對通信速率的制約上獲得了比傳統(tǒng)M元擴(kuò)頻和CSK技術(shù)更好的效果,并且更充分的使用了序列的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,提高了水聲通信系統(tǒng)的通信速率。多通道擴(kuò)頻技術(shù)將成倍的提高擴(kuò)頻水聲通信系統(tǒng)的通信速率。本文研究了正交雙通道技術(shù)和M元多通道技術(shù)。本文提出了一種基于m序列聯(lián)合利用碼元相位信息的正交雙通道技術(shù),并在CSK和M元CSK兩種技術(shù)上得到了應(yīng)用。結(jié)果顯示,通過正交雙通道和聯(lián)合利用碼元相位信息的方式能夠在最小化干擾的情況下有效的提高通信速率。多載波擴(kuò)頻技術(shù)能夠有效的提高頻譜的利用率,在頻域使用高效的信號處理和均衡算法,能夠更靈活的設(shè)計頻譜并根據(jù)信道情況進(jìn)行有效的功率分配。本文主要對載波交疊的多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK),頻域擴(kuò)頻水聲通信和廣義多載波擴(kuò)頻水聲通信進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,多載波系統(tǒng)在同等的功率下可以獲得更好的性能。每一種擴(kuò)頻水聲通信方式都有與之對應(yīng)的最優(yōu)偽隨機(jī)序列。首先根據(jù)使用m序列的CSK系統(tǒng)不能有效的利用碼元相位信息這個特點,從改進(jìn)序列的角度出發(fā),提出了基于Legendre序列的CSK擴(kuò)頻水聲通信系統(tǒng),并獲得了較好的效果。根據(jù)脈沖位置調(diào)制(PPM)水聲通信系統(tǒng)利用的是序列的非周期自相關(guān)特性的特點,提出了基于N-H序列的PPM擴(kuò)頻水聲通信系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,加入了虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)。其次,也研究了不同碼相位對擴(kuò)頻水聲通信的影響,并討論了一種基于不同碼本的變速擴(kuò)頻水聲通信系統(tǒng)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.3

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本文編號：1529520