發(fā)布時(shí)間：2021-08-20 02:32

　　進(jìn)入21世紀(jì)后,人們不斷加大對(duì)海洋探索的力度。近年來(lái),水下自主航行器（AUV）等移動(dòng)平臺(tái)的廣泛發(fā)展和應(yīng)用,給水聲通信技術(shù)提出了新的需求和挑戰(zhàn)。由于收發(fā)端之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),一般來(lái)說(shuō),淺海水聲信道可以建模成一種時(shí)延-多普勒雙擴(kuò)展信道模型,通信過(guò)程中的多徑效應(yīng)以及多普勒效應(yīng)是制約通信質(zhì)量的主要因素。為了滿足對(duì)水聲通信的速率和穩(wěn)健性的要求,本文結(jié)合水聲OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技術(shù)和 Chirp擴(kuò)頻技術(shù),研究適用于AUV等水下可移動(dòng)平臺(tái)的水聲通信技術(shù)。本文首先介紹了淺海水聲信道的基本特征,然后分別對(duì)靜態(tài)多徑水聲信道以及時(shí)延多普勒雙擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)水聲信道進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,為后續(xù)仿真分析奠定基礎(chǔ)。然后,本文介紹了 CSS-OFDM（Chirp Spread Spectrum OFDM）系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式,并在接收端引入單陣元的虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡（Virtual Time Reversal Mirror）技術(shù)。靜態(tài)多徑水聲信道下的仿真以及水池中的定點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn)均證明了 CSS-OFDM系統(tǒng)比常規(guī)OFDM在抵抗信道頻率深衰落點(diǎn)上的優(yōu)勢(shì)以及VTRM技術(shù)可... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：115 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１環(huán)境噪聲功率譜密度［２］??當(dāng)?shù)弥藗鞑p失乂?（／，／）以及噪聲功率譜密度＃（／）后，我們就可以計(jì)算出??

ＳＮＲ（／，ｆ）?＝?—＾—?（２－３）??其中，５（／）為發(fā)射信號(hào)的功率譜密度。圖２．２給出了傳輸損耗和噪聲功率譜??的分貝值，即１／以（／，／）＃（／））與頻率以及通信距離的關(guān)系。由圖可知，對(duì)于給定??的通信距離／，不同的發(fā)射頻率獲得的信噪比不同，而且存在一個(gè)最優(yōu)頻率／；（／），??使得按此頻率發(fā)射的信號(hào)能獲得最大的信噪比。??－７０ｎ￣￣￣￣￣??－８０????－９。＾——｜１?Ｌ?—???－１〇ｏ??＿??????一￣????君?；？０ｋｍ?、＇Ｖ＞Ｖｓ＞??Ｉ?－１２〇??１３。一ｘ?＼???－１４０??????：：ｂ?ｌ?ｉ＼；ｌｌ?Ｉ?Ｉ：??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０??頻率（ｋＨｚ）??圖２．２水聲信道信噪比與頻率和距離的關(guān)系??由于傳輸損失以及噪聲的制約，對(duì)于水聲信道來(lái)說(shuō)，實(shí)際可用于通信的帶寬??是有限的。當(dāng)通信距離為１００ｋｍ時(shí)，實(shí)際可用通信帶寬只有約１ｋＨｚ。在中遠(yuǎn)距??離的水聲通信中，可用的帶寬也不到１０ｋＨｚ。一般來(lái)說(shuō)，通信距離越短，可用通??信帶寬越大，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所使用的帶寬還受到發(fā)射端設(shè)備和接收端設(shè)備的??頻率響應(yīng)曲線的限制。??２．１．２多徑傳播??多徑效應(yīng)是指在實(shí)際傳輸過(guò)程中發(fā)射的聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)不同的路徑到達(dá)接收??端，使得接收信號(hào)表現(xiàn)為不同

Ｔ表示海水溫度，單位為°〇；?５１表示鹽度，單位是ｐｐｔ（ＰａｒｔｓｐｅｒＴｈｏｕｓａｎｄ），??ｚ表示深度，單位為ｍ。聲速隨著溫度，鹽度，深度的增加而增加，淺海中聲速??的典型值約為１５００ｍ／＾圖２．３給出了一種典型的海洋聲速剖面，隨著深度的增??加，聲速的變化可以分為３層：表面層，溫躍層和深海等溫層。??表面層通常是指深度在海水表面以下不超過(guò)１００米的部分，由于海面風(fēng)的作??用，該層的溫度恒定，鹽度分布均勻，因此聲速基本不變。溫躍層指在水下幾百??米的部分，在該層中隨著深度增加，溫度迅速下降，溫度對(duì)聲速的影響起主導(dǎo)作??用，因此在溫躍層聲速與深度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。在深度進(jìn)一步上升的深海區(qū)，該區(qū)域??由于接觸不到陽(yáng)光等熱源，溫度恒定在４°Ｃ左右。隨著深度的增加，海水壓力增??加，導(dǎo)致聲速不斷上升，因此在深海區(qū)聲速與深度呈現(xiàn)正相關(guān)。??聲速????＾??表面層（溫度恒定）??？１００ｍ?－ｊ???／溫躍層（溫度迅速下降）??？６００ｍ?－Ｉ???＼深海區(qū)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]基于雙曲調(diào)頻信號(hào)的移動(dòng)水聲通信技術(shù)研究[D]. 俞俊濤.浙江大學(xué) 2017
[2]面向移動(dòng)接入小規(guī)模水聲傳感器網(wǎng)的時(shí)分多址MAC協(xié)議研究[D]. 毛佳.浙江大學(xué) 2017
[3]OFDM通信系統(tǒng)中PAPR抑制技術(shù)研究[D]. 郝娟.西安電子科技大學(xué) 2017
[4]基于Chirp擴(kuò)頻的移動(dòng)平臺(tái)水聲通信技術(shù)研究[D]. 王開(kāi)興.浙江大學(xué) 2015
[5]基于Chirp調(diào)制的被動(dòng)時(shí)反水聲通信算法研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 鄒博.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[6]基于Chirp信號(hào)的擴(kuò)頻多載波水聲通信研究[D]. 黃琬.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[7]OFDM通信系統(tǒng)中的多普勒分集接收技術(shù)研究[D]. 陳雪艷.沈陽(yáng)理工大學(xué) 2012



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