發(fā)布時(shí)間：2020-04-10 06:58

【摘要】：海洋資源豐富,是各國(guó)爭(zhēng)奪和探測(cè)的重點(diǎn)領(lǐng)域。我國(guó)是個(gè)海洋大國(guó),對(duì)海洋的開發(fā)、資源的保護(hù)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(cè)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(huì)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(duì)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(jī)理以及消除其干擾的方法。本文主要工作如下:首先,對(duì)水聲通信信道進(jìn)行研究分析�？偨Y(jié)了影響水下移動(dòng)通信可靠性的因素,重點(diǎn)對(duì)多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)進(jìn)行了分析研究。介紹了幾種針對(duì)水聲場(chǎng)的理論模型,然后利用BELLHOP工具對(duì)水聲信道進(jìn)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(dòng)通信傳輸?shù)臄?shù)學(xué)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(jī)理以及解決多徑效應(yīng)的方法,利用陸地?zé)o線通信中經(jīng)典的信道均衡算法對(duì)水聲通信的多徑效應(yīng)進(jìn)行了仿真研究。根據(jù)實(shí)際水聲信道時(shí)變、空變的特點(diǎn),引入了變步長(zhǎng)LMS算法,并且通過分析現(xiàn)有算法在處于穩(wěn)態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性異常的問題,提出了一種改進(jìn)變步長(zhǎng)LMS算法。仿真結(jié)果表明改進(jìn)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(dòng)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(xué)模型,仿真分析了多普勒頻移對(duì)通信系統(tǒng)的影響。分析了現(xiàn)有Pisarenko諧波分解算法估計(jì)精度方面的不足,通過提高自相關(guān)階數(shù),提出了改進(jìn)的Pisarenko諧波算法,仿真結(jié)果表明改進(jìn)算法估計(jì)精度更高,計(jì)算量小,具有實(shí)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(jì)算法進(jìn)行聯(lián)合仿真。首先仿真分析了多普勒估計(jì)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(jì)算法的估計(jì)精度。然后利用本文提出的改進(jìn)變步長(zhǎng)LMS算法解決多徑效應(yīng),將信道均衡和多普勒估計(jì)進(jìn)行聯(lián)合仿真,結(jié)果表明在同等條件下均衡后并且進(jìn)行多普勒補(bǔ)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(jìn)行分析，研究水聲信道建模的數(shù)學(xué)模型，利用 BE聲速、聲源深度、發(fā)射頻率等因素，建立水聲場(chǎng)模型，進(jìn)而研信號(hào)傳輸模型。于多徑效應(yīng)，，采用信道均衡技術(shù)來(lái)減小消除碼間干擾。首先分機(jī)理和對(duì)通信系統(tǒng)的影響，然后推導(dǎo)消除碼間干擾的充要條件接著根據(jù)奈奎斯特準(zhǔn)則闡述迫零算法、自適應(yīng)均衡算法以及盲仿真對(duì)比算法的性能以及優(yōu)缺點(diǎn)，研究算法對(duì)水聲信道時(shí)變與。于多普勒效應(yīng)，基于建立的多普勒效應(yīng)數(shù)學(xué)模型，分析其對(duì)水，進(jìn)而針對(duì)常用的多普勒估計(jì)算法存在的問題，提出改進(jìn)算法算法的性能。提出的信道均衡算法和多普勒估計(jì)算法進(jìn)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?zé)o線通信的空氣信道比起來(lái)，水聲信道非常不穩(wěn)定，鹽度、溫度、、季節(jié)、風(fēng)浪等等因素都會(huì)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(gè)時(shí)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(yán)重的環(huán)境噪聲、傳輸衰減高、嚴(yán)重的多徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)等。這些都會(huì)影響水聲通信系統(tǒng)收發(fā)準(zhǔn)確率，降低通信的可靠性。本文就是主要針對(duì)因素進(jìn)行研究，分析如何降低其對(duì)水聲通信的影響進(jìn)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(gè)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(duì)通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，還有人類的活動(dòng)比如航船、沿岸工業(yè)等也會(huì)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(fēng)成噪聲的影響，風(fēng)成噪
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 曹秀嶺;陳東升;童峰;;淺海信道下的時(shí)間反轉(zhuǎn)MFSK水聲通信[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué));2015年06期

2 鄢錦,張仁和;海面波浪對(duì)空氣中聲源激發(fā)的淺海聲場(chǎng)的影響[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2003年03期

3 覃景繁,韋崗;基于S型函數(shù)的變步長(zhǎng)LMS自適應(yīng)濾波算法[J];無(wú)線電工程;1996年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 周建波;海洋環(huán)境噪聲場(chǎng)垂直方向空間特性建模及應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

2 劉云;OFDM性能增強(qiáng)技術(shù)的研究[D];華南理工大學(xué);2018年

3 尹艷玲;水聲通信網(wǎng)絡(luò)多載波通信與跨層設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

4 曹燕;含噪實(shí)信號(hào)頻率估計(jì)算法研究[D];華南理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 魏卓群;移動(dòng)穩(wěn)健擴(kuò)頻水聲通信技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

2 阮業(yè)武;時(shí)變水聲環(huán)境中的單矢量信道均衡技術(shù)[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

3 呂倩倩;多正弦信號(hào)參數(shù)估計(jì)的Prony算法及Pisarenko算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年

4 羅書建;無(wú)線通信系統(tǒng)中自適應(yīng)信道均衡算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

5 陸思宇;水聲信道的建模和估計(jì)方法的研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

6 韓笑;差分Pattern時(shí)延差編碼水聲通信及其數(shù)據(jù)處理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2621903