隨著人類社會的不斷發(fā)展,資源的利用逐漸從陸地轉(zhuǎn)向更大面積的海洋,水聲通信系統(tǒng)的發(fā)展使得我們對海洋資源的探索日益增加,伴隨著人類探索海洋的活動逐步深入,可靠的水聲通信網(wǎng)絡(luò)就成為了海洋研究的熱點。但是針對不同的海域,試驗海況也是不盡相同的。本文主要是對青島膠州灣海域進行海上水聲通信試驗,在此過程中我們發(fā)現(xiàn)了誤碼、丟幀、無法正常通信等情況。為了找到具體影響因素,對試驗中傳輸?shù)穆曅盘栠M行了采集和處理分析。論文以水聲通信試驗為研究背景,首先對水聲通信系統(tǒng)進行了詳細概述,并對水聲通信系統(tǒng)的信道特性進行總結(jié),主要有傳播損失、陰影衰落、多普勒效應(yīng)、多徑傳播和環(huán)境噪聲等五方面。針對水下復(fù)雜的通信環(huán)境,本文在調(diào)制技術(shù)應(yīng)用中引入了對于相位和幅值失真不敏感的MFSK,并對其調(diào)制解調(diào)方式進行詳細研究。其次通過測試多普勒頻移和時延差做自相關(guān)得出的模糊度函數(shù)來進一步說明線性調(diào)頻信號在同步方面的優(yōu)勢,它有很明顯的相關(guān)峰,可以在接收端很好的實現(xiàn)同步捕獲,因此本文采用了線性調(diào)頻信號（Linear Frequency Modulation,LFM）作為同步信號來實現(xiàn)幀同步,以此確保水下聲通信網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性能。然后本文還研究了... 

【文章來源】：青海師范大學(xué)青海省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水下傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲與傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）相比，水下聲通信系統(tǒng)具有較大的傳播延遲，窄帶寬，有限的能量，多徑效應(yīng)，多普勒效應(yīng)，

水聲通信信號采集與處理分析7（3）正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)隨著通信速率的不斷提高，單載波相干水下聲通信的符號持續(xù)時間越來越短，將引起嚴重的符號間干擾。多載波調(diào)制將可用頻帶劃分為多個子載波，這增加了符號持續(xù)時間，并使高速水下聲通信成為可能。多載波調(diào)制（MCM）技術(shù)是通過A/D轉(zhuǎn)換將高速信息數(shù)據(jù)劃分為N個低速率數(shù)據(jù)，然后將每個低速率數(shù)據(jù)調(diào)制并疊加在N個子載波上，然后并行傳輸。此時，子數(shù)據(jù)速率為1/N，即符號周期擴大了N倍，這比通道的最大延遲擴展大得多。這樣多載波調(diào)制（MCM）就把一個寬帶頻率選擇性信道劃分成N個窄帶平坦衰落信道，因此，正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)具有抑制多徑衰落和抗脈沖干擾的能力，尤其適用于高速無線數(shù)據(jù)傳輸[10]。接收端還需要相同數(shù)量的載波來接收，并且對低速率信號進行相干調(diào)制，然后D/A將其轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)。其優(yōu)點在于降低了數(shù)據(jù)速率，從而增大了碼元周期，只要其時延擴展和碼元周期相比小于一定比值，就不會有碼間干擾。OFDM是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其最大優(yōu)勢是其具有極高的頻帶利用率。OFDM將給定的信道劃分為多個較窄的子載波，并保證子載波之間的正交性。子載波之間不會互相干擾，因此OFDM系統(tǒng)中的子載波可以消除載波間干擾[11]。如圖2-2和2-3所示，分別表示了OFDM子載波為4時的時域圖和頻域圖。圖2-2OFDM時域子載波示意圖

青海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖2-3OFDM頻域子載波示意圖2.3水聲通信信道特性許多通信理論的研究和應(yīng)用都是基于信道研究基礎(chǔ)上的，因為信道是可靠通信系統(tǒng)的重要組成部分，對于水聲通信而言，也同樣如此。由于聲波是目前能夠進行水下長距離通信的有效載體之一，并且海洋環(huán)境復(fù)雜多變，它在水下的主要傳輸方式是折射，散射和反射。水聲信號在水下傳輸模擬圖如圖2-4所示。圖2-4水聲信號在水下傳輸模擬圖水聲通信信道對在水下傳輸?shù)穆暡ǖ挠绊懼饕幸韵聨追矫妫?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于“信號與系統(tǒng)”的Matlab GUI實驗仿真平臺設(shè)計[J]. 王煥友,譚喬來.  電腦與信息技術(shù). 2019(03)
[2]簡析OFDM在水聲通信中的應(yīng)用[J]. 陳瑤,石叢瑋,李越.  現(xiàn)代信息科技. 2019(11)
[3]水聲通信技術(shù)進展[J]. 朱敏,武巖波.  中國科學(xué)院院刊. 2019(03)
[4]水聲信號監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 郭燕子,丁翠環(huán),李國良.  艦船電子工程. 2018(04)
[5]MATLAB在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用[J]. 趙平,蘭青,倪寧.  通訊世界. 2018(01)
[6]信道編碼技術(shù)新進展[J]. 白寶明,孫成,陳佩瑤,張冀.  無線電通信技術(shù). 2016(06)
[7]MFSK調(diào)制電路的FPGA設(shè)計與仿真[J]. 雷能芳.  電子設(shè)計工程. 2011(14)
[8]RS碼及卷積碼在PDS水聲通信體制中的應(yīng)用[J]. 陳凱,趙安邦,陳陽,解立坤.  吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2010(02)
[9]MATLAB在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用[J]. 鞏萍,趙杰.  長沙大學(xué)學(xué)報. 2009(05)
[10]基于VHDL的MFSK調(diào)制電路設(shè)計與仿真[J]. 孫志雄,李太君.  通信技術(shù). 2009(02)

博士論文
[1]水面母船與水下平臺間水聲通信技術(shù)研究[D]. 張曉.哈爾濱工程大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于參量陣的MFSK水聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李倫.電子科技大學(xué) 2016
[2]水聲信道的建模和估計方法的研究[D]. 陸思宇.南京郵電大學(xué) 2015
[3]基于聲波的近距離無線通信系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 高紹斌.太原理工大學(xué) 2014
[4]水聲通信中信道編碼的研究與DSP實現(xiàn)[D]. 張啟.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[5]糾錯碼在水聲通信體制中的應(yīng)用[D]. 邢娜.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[6]MFSK水聲通信信號處理子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳乃鋒.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[7]水聲信號數(shù)據(jù)采集與處理的關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 程立峰.大連海事大學(xué) 2008
[8]高速水下聲通信技術(shù)研究[D]. 馬雪利.哈爾濱工程大學(xué) 2004



本文編號：3422594