本文關(guān)鍵詞：基于Chirp擴(kuò)頻的移動平臺水聲通信技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水聲通信技術(shù)是水下信息交互的主要手段,水聲信道尤其是淺海水聲信道是目前最為困難的無線信道之一,水聲信道是時變、空變的。近年來,移動平臺如自主水下航行器(AUV)的迅速發(fā)展對水聲通信提出了新的需求,在移動情況下,多徑干擾和多普勒效應(yīng)是水聲通信的主要障礙之一。因此為了實現(xiàn)移動平臺可靠、低功耗的水聲通信,必須克服多徑干擾和多普勒效應(yīng),而Chirp擴(kuò)頻技術(shù)的特點正好符合移動水聲通信的要求。本文首先分析了淺海移動水聲信道的特點,并針對移動平臺著重分析了多普勒效應(yīng)的影響,并給出了淺海移動水聲信道模型,為后續(xù)通信系統(tǒng)的仿真奠定了基礎(chǔ)。然后對移動水聲通信中的多普勒估計和幀同步技術(shù)進(jìn)行了分析研究,對正反掃頻的雙曲調(diào)頻(HFM)信號方法進(jìn)行了著重推導(dǎo)分析,并與其他基于線性調(diào)頻(LFM)信號和HFM信號的方法進(jìn)行了性能對比分析,結(jié)果表明正反掃頻HFM方法性能最好。接著對Chirp擴(kuò)頻技術(shù)不同方式進(jìn)行了研究,主要分析了三種調(diào)制方式,一種是二進(jìn)制正交鍵控方式,另外兩種是直接調(diào)制方式,分別為Chirp-PSK調(diào)制和Pattern時延編碼(PDS)調(diào)制,并著重對直接調(diào)制方式在抗多徑和多普勒的性能進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上給出了新的接收機(jī)解調(diào)方案,通過仿真表明本文提出的利用相鄰碼元進(jìn)行時間反轉(zhuǎn)卷積得到編碼時延差值的PDS系統(tǒng)的性能最好。最后,對Chirp擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行了實驗驗證。基于AUV移動平臺設(shè)計了一套移動水聲通信實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),在莫干湖進(jìn)行了移動平臺水聲通信實驗,結(jié)果表明在發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點存在相對運(yùn)動時,本文中給出的PDS系統(tǒng)性能表現(xiàn)良好,進(jìn)一步驗證了仿真的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：移動平臺 淺海水聲通信 多普勒估計和幀同步 Chirp擴(kuò)頻 湖試
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 淺海水聲信道15-25
• 2.1 淺海水聲信道特點15-20
• 2.1.1 聲傳播衰減15-16
• 2.1.2 海洋環(huán)境噪聲16-17
• 2.1.3 通信帶寬17
• 2.1.4 多徑傳輸17-18
• 2.1.5 多普勒效應(yīng)18-20
• 2.2 水聲信道建模20-24
• 2.2.1 簡正波模型21-23
• 2.2.2 淺海移動多徑水聲信道模型23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 多普勒估計和幀同步技術(shù)25-41
• 3.1 Chirp信號特性分析26-31
• 3.1.1 LFM信號特性26-27
• 3.1.2 HFM信號特性27-29
• 3.1.3 LFM和HFM信號特性對比29-31
• 3.2 多普勒估計和幀同步方法31-39
• 3.2.1 塊估計法31-32
• 3.2.2 正反掃頻LFM信號多普勒估計和同步方法32
• 3.2.3 HFM與單頻脈沖信號聯(lián)合多普勒估計和同步方法32-35
• 3.2.4 反掃頻HFM信號多普勒估計和同步方法35-36
• 3.2.5 多普勒估計和幀同步性能仿真36-39
• 3.3 本章總結(jié)39-41
• 4 Chirp擴(kuò)頻通信系統(tǒng)41-65
• 4.1 CSS-BOK方式42-46
• 4.1.1 BOK調(diào)制方式42-46
• 4.2 CSS-DM方式46-58
• 4.2.1 Chirp-PSK調(diào)制與解調(diào)46-52
• 4.2.2 PDS調(diào)制與解調(diào)52-58
• 4.3 CSS通信系統(tǒng)仿真分析58-64
• 4.3.1 CSS通信系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計58-61
• 4.3.2 仿真性能對比61-64
• 4.4 本章總結(jié)64-65
• 5 Chirp擴(kuò)頻移動水聲通信實驗65-85
• 5.1 移動水聲通信實驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)65-74
• 5.1.1 主控模塊設(shè)計66-67
• 5.1.2 FPGA協(xié)處理板設(shè)計67-72
• 5.1.3 系統(tǒng)電源模塊72-74
• 5.2 移動水聲通信系統(tǒng)實驗研究74-84
• 5.2.1 實驗環(huán)境及過程74-75
• 5.2.2 湖上實驗方案及性能分析75-84
• 5.3 本章總結(jié)84-85
• 6 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 全文工作總結(jié)85-86
• 6.2 未來工作展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 作者簡歷及在學(xué)期間所取得的研究成果91

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