本文選題：水聲通信　切入點：參量陣　出處：《大連理工大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：水聲通信技術(shù)一直是水聲工程、海洋工程中的一個重要研究領(lǐng)域,研究的重點在于如何克服淺海信道的多徑效應(yīng)、時變效應(yīng)所產(chǎn)生的信號畸變,降降低水聲通信誤碼率,同時提高水聲通信速率。參量陣技術(shù)具有低頻窄波束、寬帶、基陣尺寸小波束無旁瓣等特點,利用參量發(fā)射技術(shù)進(jìn)行水聲通信可有效的克服淺海環(huán)境中的不利因素,有效抑制多途效應(yīng),方便實現(xiàn)低頻寬帶發(fā)射,提高水聲通信可用帶寬,實現(xiàn)淺海環(huán)境中的高速率遠(yuǎn)程水聲通信。 本文針對淺海定向水聲通信的特殊環(huán)境要求,開展基于參量陣的淺海水聲通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)研究。由參量陣的平面波參量陣模型、平面波條件下的自解調(diào)模型、考慮衍射和聲吸收條件下的寬帶參量陣模型,給出了參量陣聲場參數(shù)的仿真計算結(jié)果,設(shè)計了利用原頻波參數(shù)進(jìn)行差頻信號波形控制的方法,給出了參量陣相移鍵控調(diào)制方式,介紹了差頻波相位參數(shù)控制方法的水池驗證情況。對淺海參量陣水聲通信信道特性進(jìn)行建模分析,形成適于參量陣水聲通信的載波OFDM調(diào)制方案和參量陣定向通信方法,并對峰均功率值比控制、導(dǎo)頻方式設(shè)計、參量陣預(yù)處理方法等參量陣水聲通信的技術(shù)要點進(jìn)行了論述。利用射線聲學(xué)的方法建立海洋多途信道模型,仿真分析了不同水文條件、典型海底介質(zhì)的海洋聲信道環(huán)境中的信道沖激響應(yīng)函數(shù)及參量陣淺海水聲通信的效能。 建立淺海參量陣水聲通信系統(tǒng)原理樣機(jī),描述了參量陣水聲通信系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成及實驗測試情況,仿真分析與海上測試驗證表明利用參量發(fā)射技術(shù)進(jìn)行水聲通信即可實現(xiàn)低頻遠(yuǎn)程定向傳輸,同時又具備抑制多途效應(yīng),降低系統(tǒng)誤碼率,提高水聲通信帶寬,提高數(shù)據(jù)的傳輸速率的技術(shù)特點。在平均深度為20m的淺海進(jìn)行了圖像傳輸實驗,采用4PSK的OFDM方式,當(dāng)帶寬為6kHz時通信速率為3.3kbps,誤碼率為0.0058;帶寬為9kHz時通信速率為5.1kbps,誤碼率為0.0031。
[Abstract]:Underwater acoustic communication technology has always been an important research field in underwater acoustic engineering. The emphasis of the research is how to overcome the multipath effect of shallow water channel, the signal distortion caused by time-varying effect, and reduce the bit error rate (BER) of underwater acoustic communication.At the same time, the rate of underwater acoustic communication is improved.Parametric array technology has the characteristics of low frequency narrow beam, wide band, small array size beam without sidelobe and so on. Using parametric emission technology in underwater acoustic communication can effectively overcome the adverse factors in shallow water environment and effectively suppress the multipath effect.It is convenient to realize low frequency broadband transmission, to improve the available bandwidth of underwater acoustic communication, and to realize high rate and long range underwater acoustic communication in shallow water environment.In this paper, the design and implementation of underwater acoustic communication system based on parametric array is studied according to the special environmental requirements of directional underwater acoustic communication in shallow water.Based on the plane wave parametric array model of parametric array, the self-demodulation model under plane wave condition, and the wideband parametric array model under the condition of diffraction and acoustic absorption, the simulation results of sound field parameters of parametric array are given.A method for waveform control of differential frequency signal using original frequency wave parameters is designed. The modulation mode of phase shift keying of parametric array is given. The validation of phase parameter control method of differential frequency wave in pool is introduced.The channel characteristics of parametric array underwater acoustic communication in shallow water are modeled and analyzed. The carrier OFDM modulation scheme and parametric array directional communication method for parametric array underwater acoustic communication are formed, and the peak-to-average power ratio control and pilot mode design are also presented.The main technical points of parametric array underwater acoustic communication, such as parametric array pretreatment method, are discussed in this paper.The multipath channel model is established by means of ray acoustics, and the channel impulse response function and the effectiveness of parametric array shallow water acoustic communication under different hydrological conditions, typical underwater acoustic channel environment are simulated and analyzed.The principle prototype of parametric array underwater acoustic communication system in shallow water is established. The system structure and experimental test of parametric array underwater acoustic communication system are described.Simulation analysis and offshore test show that the use of parametric emission technology in underwater acoustic communication can realize low frequency remote directional transmission, at the same time, it can suppress the multipath effect, reduce the bit error rate of the system, and improve the bandwidth of underwater acoustic communication.The technical characteristics of improving the transmission rate of data.The experiment of image transmission in shallow water with an average depth of 20m is carried out. The OFDM mode of 4PSK is used. When the bandwidth is 6kHz, the communication rate is 3.3kbpsand the BER is 0.0058. when the bandwidth is 9kHz, the communication rate is 5.1kbpsand the BER is 0.0031.
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.3

【共引文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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6 李旭;矢量浮標(biāo)定位系統(tǒng)目標(biāo)模擬器設(shè)計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

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本文編號：1727157