水聲信道具有嚴(yán)重的時頻雙選擇衰落特性,使得設(shè)計性能穩(wěn)健的水聲通信系統(tǒng)極為困難。為了克服水聲信道時頻雙選擇衰落帶來的信道難以跟蹤的挑戰(zhàn),提出一種采用非相干檢測的多載波混沌通信系統(tǒng),該系統(tǒng)基于差分混沌移位鍵控,將參考信號以及經(jīng)擴(kuò)頻調(diào)制的信息承載信號當(dāng)作矢量組,對這些矢量組進(jìn)行離散傅里葉逆變換（inverse discrete Flourier transform, IDFT）完成多載波調(diào)制,經(jīng)串-并轉(zhuǎn)換后輸出。在時頻雙選擇性衰落信道下的仿真表明該系統(tǒng)具有良好的抗多普勒頻移的特性,此外,在仿真水聲信道和實測水聲信道下的實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)在水聲信道下能夠獲得穩(wěn)健的性能,相對于已有的多載波多元差分混沌調(diào)制方案,具有更好的抗時頻雙選擇衰落的性能。 

【文章來源】：重慶郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020,32(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

矢量差分混沌移位鍵控多載波調(diào)制系統(tǒng)框圖

仿真的系統(tǒng)參數(shù)說明如下: CP均設(shè)置為0,調(diào)制階數(shù)M=4,即調(diào)制星座為QPSK。圖2展示的是歸一化多普勒擴(kuò)展對系統(tǒng)BER性能的影響,該結(jié)果的仿真參數(shù)設(shè)置為多徑數(shù)L=15,每一徑的平均功率滿足約束E[α 1 2 ]=E[α 12 2 ]=…=E[α 16 2 ]=1/16, ∑ i=1 L E [α i 2 ]=1 ,即為等功率抽頭延時信道。從圖2可以看到,在歸一化多普勒擴(kuò)展為10-4的時候,系統(tǒng)的BER基本能夠降低到10-4水平以下,但當(dāng)N較大時,如256,系統(tǒng)性能惡化比較嚴(yán)重,這主要是由于隨著N的增加,傳輸塊長度增加,fd帶來的時變性的影響范圍增加,使得系統(tǒng)BER升高。因此,從圖2我們可以看到,當(dāng)擴(kuò)頻因子較小(SF8)時性能表現(xiàn)更好。圖3比較了矢量差分混沌移位鍵控多載波調(diào)制與文獻(xiàn)[9]中提出的多進(jìn)制差分混沌移位鍵控多載波調(diào)制在不同多徑數(shù)L下的BER性能。仿真參數(shù)如下:SF=16,N=64,CP=0,fd=0,即信道為靜態(tài)塊衰落等功率抽頭延時信道。從圖3a可以看出,隨著多徑抽頭數(shù)L的增加,BER下降明顯,即在不同的L下,BER曲線表現(xiàn)出不同的斜率,表明該系統(tǒng)能夠有效的獲取路徑分集增益。與此相對應(yīng)的,圖3b給出了MM-DCSK[9]中的多進(jìn)制DCSK多載波系統(tǒng)在不同的L下的性能表現(xiàn),可以看出,隨著L的增加系統(tǒng)性能變差,這是由于該系統(tǒng)是采用前一個子載波作為下一個子載波的參考信號,隨著L的增加,信道的頻率選擇性增加,當(dāng)L很大時,就不能夠保證相鄰子載波的信道響應(yīng)一致,從而導(dǎo)致性能惡化。此外,從圖3可以看到,MM-DCSK系統(tǒng)的BER到Eb/N0為30 dB時依然難以降到10-4水平以下。

圖3比較了矢量差分混沌移位鍵控多載波調(diào)制與文獻(xiàn)[9]中提出的多進(jìn)制差分混沌移位鍵控多載波調(diào)制在不同多徑數(shù)L下的BER性能。仿真參數(shù)如下:SF=16,N=64,CP=0,fd=0,即信道為靜態(tài)塊衰落等功率抽頭延時信道。從圖3a可以看出,隨著多徑抽頭數(shù)L的增加,BER下降明顯,即在不同的L下,BER曲線表現(xiàn)出不同的斜率,表明該系統(tǒng)能夠有效的獲取路徑分集增益。與此相對應(yīng)的,圖3b給出了MM-DCSK[9]中的多進(jìn)制DCSK多載波系統(tǒng)在不同的L下的性能表現(xiàn),可以看出,隨著L的增加系統(tǒng)性能變差,這是由于該系統(tǒng)是采用前一個子載波作為下一個子載波的參考信號,隨著L的增加,信道的頻率選擇性增加,當(dāng)L很大時,就不能夠保證相鄰子載波的信道響應(yīng)一致,從而導(dǎo)致性能惡化。此外,從圖3可以看到,MM-DCSK系統(tǒng)的BER到Eb/N0為30 dB時依然難以降到10-4水平以下。圖4仿真了高速移動無線衰落信道下的BER性能,仿真參數(shù):L=6, PDP=[-3,0,-2,-6,-8,-10]dB,tau=[0,0.2,0.5,1.6,2.3,5.0]×10-6,帶寬B=2 MHz,相對移位速率V=250 Km/h。從圖4中可以看出,隨著子載波數(shù)N的增加系統(tǒng)BER惡化,其原因與圖1的結(jié)果類似,當(dāng)收發(fā)機(jī)之間高速移動時,存在較大的多普勒擴(kuò)展。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種多通道混沌調(diào)相擴(kuò)頻方式及其在水聲通信中的應(yīng)用[J]. 舒秀軍,王海斌,汪俊,楊曉霞.  聲學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[2]載人潛水器“蛟龍”號的水聲通信信號處理[J]. 朱維慶,朱敏,武巖波,楊波,徐立軍,傅翔,潘鋒.  聲學(xué)學(xué)報. 2012(06)



本文編號：3504556