水聲擴(kuò)頻多址通信技術(shù)研究.pdf

1、鑒于水聲通信網(wǎng)在民用和軍事兩方面巨大的應(yīng)用潛力，多用戶水聲通信近年來受到了各研究機(jī)構(gòu)的重視，這種對(duì)水下通信網(wǎng)的廣泛興趣已經(jīng)開始和無人水下潛器及水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)融合并開啟了一系列對(duì)深海探測(cè)的序曲。然而水聲信道是極其惡劣的，具有時(shí)變、空變、強(qiáng)多途干擾、可用頻帶窄、環(huán)境噪聲高等特點(diǎn)，使得水聲通信的發(fā)展一直比較緩慢。擴(kuò)頻通信具有較強(qiáng)的抗多徑能力、抗干擾能力、保密能力、組網(wǎng)通信能力，能夠在低信噪比環(huán)境下工作。因此，擴(kuò)頻通信在水聲信道中有著其獨(dú)特優(yōu)

2、勢(shì)。時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)不需要任何聲信道的先驗(yàn)知識(shí)，可自適應(yīng)匹配聲信道，具有較好的實(shí)用性。在多用戶通信中，水聲信道的時(shí)變、空變特性決定了不同通信節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)間信道的互相關(guān)性弱的特點(diǎn)，時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)不僅能夠利用聚焦期望用戶自身的多途分量，同時(shí)還能夠抑制非期望用戶的干擾。利用高階的Gold序列進(jìn)行差分編碼后作同步頭，接收端無需載波估計(jì)，便于提高同步獲取精度，完成信道估計(jì)。矢量傳感器可以實(shí)時(shí)共點(diǎn)同步地獲得豐富的聲場(chǎng)信息并對(duì)目標(biāo)方位進(jìn)行估計(jì)，平均聲強(qiáng)

3、器和復(fù)聲強(qiáng)器被看成是基于單個(gè)矢量傳感器自身指向性進(jìn)行方位估計(jì)的最為常用最傳統(tǒng)的方法，但這些方法對(duì)于同頻帶的多用戶來說，理論極限僅能測(cè)量?jī)蓚€(gè)用戶。
　　 本文提出了單矢量有源平均聲強(qiáng)器算法，利用擴(kuò)頻通信中的偽隨機(jī)碼相關(guān)特性可同時(shí)測(cè)得多個(gè)用戶的方位，利用估計(jì)的用戶方位構(gòu)建矢量組合，調(diào)整矢量傳感器的指向性，實(shí)現(xiàn)各用戶定向通信，抑制多址干擾，增加處理增益，降低通信誤碼率。對(duì)頻帶相同的擴(kuò)頻多用戶通信進(jìn)行了仿真及試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了有源平均聲強(qiáng)

4、器的有效性和實(shí)用性。由于在現(xiàn)實(shí)中不同擴(kuò)頻信號(hào)之間存在著一定的相關(guān)性，不同用戶之間形成干擾，尤其在水聲通信中選用Gold序列階數(shù)較小，當(dāng)用戶數(shù)量增加時(shí)，這種由相關(guān)性帶來的干擾將變得更加嚴(yán)重。利用陣列的波束形成，可以降低處于不同波束的用戶之間的干擾，實(shí)現(xiàn)空分多址，本文通過仿真對(duì)比了常規(guī)波束形成(CBF)和指向最小方差波束形成(STMV)方法在水聲多址通信中的應(yīng)用效果，與CBF相比，STMV具有更好的方位分辨能力，在實(shí)現(xiàn)空分多址的同時(shí)，可以有