本文關鍵詞： 水聲通信 擴頻通信 廣義M元 多通道擴頻通信 多載波擴頻通信　出處：《哈爾濱工程大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：聲波是唯一一種能在水下進行遠距離傳輸?shù)男畔⑤d體,因此水下聲通信技術成為水下信息交互的最主流的技術。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)。擴頻水聲通信技術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)。其應用的在魯棒水聲通信,中遠距離水聲通信,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頻水聲通信技術,文章從四個角度:廣義M元擴頻,多通道擴頻,多載波擴頻和基于不同序列的擴頻水聲通信系統(tǒng)來探討實現(xiàn)高速率擴頻水聲通信技術的可能性。傳統(tǒng)的M元擴頻和碼元移位鍵控(CSK)擴頻都是廣義M元水聲擴頻通信技術的一種,它們和直接序列擴頻(DSSS)水聲技術相比,都在一定程度上改善了擴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相結合的M元CSK擴頻水聲通信技術。通過將兩種技術的結合,在擴頻增益對通信速率的制約上獲得了比傳統(tǒng)M元擴頻和CSK技術更好的效果,并且更充分的使用了序列的自相關特性和互相關特性,提高了水聲通信系統(tǒng)的通信速率。多通道擴頻技術將成倍的提高擴頻水聲通信系統(tǒng)的通信速率。本文研究了正交雙通道技術和M元多通道技術。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,并在CSK和M元CSK兩種技術上得到了應用。結果顯示,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。多載波擴頻技術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,能夠更靈活的設計頻譜并根據(jù)信道情況進行有效的功率分配。本文主要對載波交疊的多進制頻移鍵控(MFSK),頻域擴頻水聲通信和廣義多載波擴頻水聲通信進行了研究。結果顯示,多載波系統(tǒng)在同等的功率下可以獲得更好的性能。每一種擴頻水聲通信方式都有與之對應的最優(yōu)偽隨機序列。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,從改進序列的角度出發(fā),提出了基于Legendre序列的CSK擴頻水聲通信系統(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特性的特點,提出了基于N-H序列的PPM擴頻水聲通信系統(tǒng)。在此基礎上,加入了虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡技術。其次,也研究了不同碼相位對擴頻水聲通信的影響,并討論了一種基于不同碼本的變速擴頻水聲通信系統(tǒng)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.3

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本文編號：1529520