【摘要】：水聲信道的復(fù)雜性嚴重影響著水聲通信系統(tǒng)的質(zhì)量,其嚴重的多途干擾使得高質(zhì)量水聲通信變得十分困難。時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)可以利用水聲信道的物理特性對水聲信道實現(xiàn)時間和空間上的聚焦,將時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)應(yīng)用在擴頻水聲通信系統(tǒng)中必將有效地提高系統(tǒng)性能,實現(xiàn)高質(zhì)量通信。本文主要研究時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)在擴頻水聲通信中的應(yīng)用。論文首先對時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)原理進行了理論分析并研究單矢量時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù),以滿足水聲通信中追求節(jié)點結(jié)構(gòu)簡單功耗低的要求。隨后研究了判決反饋均衡器,并將其與時間反轉(zhuǎn)鏡相結(jié)合,提出了時反鏡判決反饋均衡算法,該算法可穩(wěn)定高效的實現(xiàn)信道均衡。擴頻通信技術(shù)具有很好的抗干擾、抗多徑的能力,能夠在較低信噪比條件下工作,且具有很好的組網(wǎng)能力。本文以直擴系統(tǒng)為基礎(chǔ)提出差分擴頻水聲通信、循環(huán)移位擴頻水聲通信以及組合擴頻水聲通信,并將單矢量時間反轉(zhuǎn)鏡應(yīng)用到上述點對點擴頻通信系統(tǒng)中,保證各個擴頻系統(tǒng)能夠高效可靠的解碼。水聲信道的系統(tǒng)沖激響應(yīng)函數(shù)對空間變化十分敏感,這使得不同空間位置上的水聲信道的沖激響應(yīng)函數(shù)具有弱相關(guān)性。單矢量時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)利用水聲信道的這一物理特性可應(yīng)用在多用戶水聲通信中,聚焦期望用戶,屏蔽非期望用戶實現(xiàn)空分多址。另外,本文研究單矢量有源平均聲強器算法,可以對頻帶多用戶的方位信息分別估計,并以此對矢量水聽器進行電子旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)定向通信。將單矢量有源平均聲強器和時間反轉(zhuǎn)鏡相結(jié)合,提出具有水聲特色的空分多址技術(shù),并與碼分多址系統(tǒng)相結(jié)合實現(xiàn)高質(zhì)量多用戶水聲通信。本文對所研究的算法進行了計算機仿真實驗和湖試驗證,結(jié)果表明:時間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)與水聲擴頻通信系統(tǒng)相結(jié)合提高了水聲擴頻系統(tǒng)的性能,為高質(zhì)量點對點水聲通信和多用戶水聲通信提供可靠的保障。
【圖文】：

圖２．１時間反轉(zhuǎn)鏡試驗示意圖逡逑－邐ＴＲＭ試驗示意圖如圖２．１所示。試驗中分別布放兩個垂直陣，其中一個陣列由收發(fā)逡逑合置水所器（Ｓｏｕｒｃｅ－ｒｅｃｅｉｖｅ邋ａｒｒａｙ，邋ＳＲＡ）構(gòu)成，另一個垂直接收陣（Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｒｅｃｅｉｖｅ逡逑ａｒｒａｙ，ＶＲＡ）置于遠處。點聲源ＰＳ位于由ＳＲＡ、ＶＲＡ組成的垂直平面內(nèi)，且緊靠近于逡逑ＶＲＡ１５＇逡逑時間反轉(zhuǎn)鏡的試驗過程如下：聲源ＰＳ發(fā)射寬帶脈沖，，ＳＲＡ各個陣元將接收到的信逡逑號做時間反轉(zhuǎn)處理后發(fā)送回去，ＶＲＡ各陣元接收波形被采集處理。逡逑下面利用公式對時反鏡原理進行扼要說明［５＼逡逑如圖２．１所示，假設(shè)ＰＳ源離ＶＲＡ邋３號陣元最近。設(shè)ＰＳ源元發(fā)射信號為外），ＳＲＡ逡逑陣第＆號陣元接收到的信號＆（／）為（不考慮噪聲）：逡逑ｒｋ｛ｔ）邋＝邋ｓ｛ｔ）＊ｈｙｋ｛ｔ）邐（２－１）逡逑式中，心（０為ＰＳ源（在３號陣元附近）與ＳＲＡ陣第Ａ號陣元之間的信道沖激響應(yīng)。本文逡逑采用的信道模型均為相干多途信道模型，因此有：逡逑＝邐（２－２）逡逑／逡逑式中

（ｂ）逡逑圖２．３單矢量時間反轉(zhuǎn)鏡原理圖逡逑單陣元時間反轉(zhuǎn)鏡的實現(xiàn)方案如圖２．３所示。方案（ａ）和方案（ｂ）的差別在于是否進行逡逑信道估計。方案（ａ）中的探測信號選取為線性調(diào)頻信號作為探測信號，在接收端的處理過逡逑程為：邐：逡逑接收到的探測信號Ａ（／）：邐？逡逑Ｐｒ（０邋＝邋Ｐ（０＊Ｋ０邋＋邋ｎｒ（ｔ）邐（２－２１）逡逑式中，為加性噪聲干擾項。—般選用線性調(diào)頻信號。將探測信號Ａ＿（／）在時間逡逑上做反轉(zhuǎn)處理得到＆（－／）并與接收到的信號＆（／）做卷積：逡逑Ｃ邋以０＊ｐｒ（－0逡逑＝［ｉ＇（0邋＊邋ｈ｛ｔ）邋＋邋ｎｓ邋（／）］邋＊邋［ｐ（－ｔ）邋＊邋ｈ（－ｔ）邋＋邋ｎｐ｛－ｔ）］邐（２－２２）逡逑＝ｓ（ｔ）＊邋ｐ（－ｔ）＊［ｈ（ｔ）＊ｈ（－ｔ）］邋＋邋ｎ］（ｔ）逡逑式中，＝以／”／＾（－／丨＋以－／）＊／＾／）為噪聲千擾項；／？（／）＊／？（－／）為上小節(jié)討論的０函逡逑數(shù)在接收陣元個數(shù)為１時的形式，此時水聲信道的多途效應(yīng)已得到聚焦。最后將ｒ，（／）與逡逑探測信號ｐ（／）作卷積運算，以消除Ｍ－／）的干擾：逡逑ｒ（ｔ）邋＝邋ｒｔ（ｌ）＊ｐ（ｌ）逡逑（２－２３）逡逑＝＾（／）＊邋ｐ（－0＊邋ｐ（ｔ）＊邋ｈ（ｔ）＊邐ｎ（ｔ）逡逑即信號ｗｏ最終經(jīng)過的“信道”可以表示為：逡逑？逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.3

【引證文獻】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陳沃楠;r組合擴頻OFDM在水聲通信中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

2 何秀梅;MIMO擴頻水聲通信[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

3 田金龍;虛擬時反被動測向輻射源信號的研究與應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

4 黃碩;混沌循環(huán)移位擴頻水聲通信及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

5 王鑫;混沌序列擴頻水聲通信技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2015年

本文編號：2555998