【摘要】：海洋資源豐富,是各國爭奪和探測的重點領(lǐng)域。我國是個海洋大國,對海洋的開發(fā)、資源的保護已經(jīng)上升到了戰(zhàn)略層面。因此,和海洋相關(guān)的新興技術(shù)的研究迫在眉睫。海洋的探測和開發(fā)過程中,水聲通信技術(shù)必不可少。受限于水聲信道的特性,水聲通信技術(shù)會面臨噪聲干擾、傳播損耗、多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)等影響。尤其是多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng),是研究水聲通信提升通信系統(tǒng)可靠性必須考慮的問題。為此,本文針對水聲通信中的多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)展開研究,分析其產(chǎn)生機理以及消除其干擾的方法。本文主要工作如下:首先,對水聲通信信道進行研究分析�？偨Y(jié)了影響水下移動通信可靠性的因素,重點對多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)進行了分析研究。介紹了幾種針對水聲場的理論模型,然后利用BELLHOP工具對水聲信道進行建模,求解特定水域的沖激響應(yīng),利用沖激響應(yīng)得出水下移動通信傳輸?shù)臄?shù)學模型,從而為后續(xù)研究打下基礎(chǔ)。然后,研究水聲通信的多徑效應(yīng)。分析了多徑效應(yīng)產(chǎn)生的機理以及解決多徑效應(yīng)的方法,利用陸地無線通信中經(jīng)典的信道均衡算法對水聲通信的多徑效應(yīng)進行了仿真研究。根據(jù)實際水聲信道時變、空變的特點,引入了變步長LMS算法,并且通過分析現(xiàn)有算法在處于穩(wěn)態(tài)時會出現(xiàn)穩(wěn)定性異常的問題,提出了一種改進變步長LMS算法。仿真結(jié)果表明改進算法收斂速度快,性能優(yōu)秀,穩(wěn)定性高,能夠均衡信道的畸變,提高了水聲通信的可靠性。接著,研究水聲移動通信的多普勒效應(yīng)。首先依據(jù)建立的多普勒頻移數(shù)學模型,仿真分析了多普勒頻移對通信系統(tǒng)的影響。分析了現(xiàn)有Pisarenko諧波分解算法估計精度方面的不足,通過提高自相關(guān)階數(shù),提出了改進的Pisarenko諧波算法,仿真結(jié)果表明改進算法估計精度更高,計算量小,具有實際意義,能夠提升通信的可靠性。最后,將信道均衡算法和多普勒估計算法進行聯(lián)合仿真。首先仿真分析了多普勒估計算法在多徑效應(yīng)下的性能,結(jié)果表明多徑效應(yīng)影響了多普勒估計算法的估計精度。然后利用本文提出的改進變步長LMS算法解決多徑效應(yīng),將信道均衡和多普勒估計進行聯(lián)合仿真,結(jié)果表明在同等條件下均衡后并且進行多普勒補償?shù)耐ㄐ耪`碼率更低,可靠性更高。
【圖文】：

圖 1-1 總體技術(shù)路線圖水聲信道進行分析，研究水聲信道建模的數(shù)學模型，利用 BE聲速、聲源深度、發(fā)射頻率等因素，建立水聲場模型，進而研信號傳輸模型。于多徑效應(yīng)，，采用信道均衡技術(shù)來減小消除碼間干擾。首先分機理和對通信系統(tǒng)的影響，然后推導消除碼間干擾的充要條件接著根據(jù)奈奎斯特準則闡述迫零算法、自適應(yīng)均衡算法以及盲仿真對比算法的性能以及優(yōu)缺點，研究算法對水聲信道時變與。于多普勒效應(yīng)，基于建立的多普勒效應(yīng)數(shù)學模型，分析其對水，進而針對常用的多普勒估計算法存在的問題，提出改進算法算法的性能。提出的信道均衡算法和多普勒估計算法進行聯(lián)合仿真，研究可靠性。

圖 2-1 水下通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和陸地無線通信的空氣信道比起來，水聲信道非常不穩(wěn)定，鹽度、溫度、、季節(jié)、風浪等等因素都會使水聲信道的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。另外，水聲信道隨間不斷地變化，是個時變的信道。根據(jù)現(xiàn)有的理論可知水聲信道的基本特性有：嚴重的環(huán)境噪聲、傳輸衰減高、嚴重的多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)等。這些都會影響水聲通信系統(tǒng)收發(fā)準確率，降低通信的可靠性。本文就是主要針對因素進行研究，分析如何降低其對水聲通信的影響進而提高系統(tǒng)的可靠性。分別介紹水聲信道的這些基本特性。.2.1 環(huán)境噪聲噪聲是不可避免的干擾，任何一個通信系統(tǒng)都存在噪聲。水聲通信中噪聲復(fù)雜多變。以海洋環(huán)境為例，海洋中的洋流、潮汐、地震、海面波浪都能產(chǎn)聲對通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，還有人類的活動比如航船、沿岸工業(yè)等也會產(chǎn)生噪響通信系統(tǒng)的性能。如果是在淺海環(huán)境中，還存在風成噪聲的影響，風成噪
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.3

【參考文獻】

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本文編號：2621903