線性調頻信號水聲調制技術的研究.pdf

1、水聲信道是一種多徑效應強、傳輸延遲高、多普勒效應明顯，頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落嚴重的信道。由于水聲信道可用的帶寬有限，所以通信速率較低，此外，聲波在水的介質中傳輸速率只有1500m/s，即便收發(fā)兩端發(fā)生較小的相對運動也能導致比無線信道更加嚴重的多普勒效應。
　　按照信息的傳輸速率，可將水聲通信的類型分為高速通信和低速通信，而按照工作頻段分，可將分為高頻、中頻以及低頻通信。高速通信主要應用在近距離的場景，工作頻率主要在高頻段，

2、一般在幾十KHz-幾百KHz不等，主要采用的是多載波技術，例如OFDM等。低速通信主要應用在遠距離場景，工作頻率主要在低頻段，幾百赫茲到幾千赫茲，主要采用的是脈沖位置調制、擴頻，以及頻移鍵控等等。
　　擴頻技術主要采用的是DSSS，可在低信噪比的環(huán)境下較好的通信，但通信速率較低。針對DSSS調制方式通信速率較低的問題，國內外一些學者提出了M元混沌擴頻通信方式，提高了DSSS系統(tǒng)的通信速率，但系統(tǒng)較為復雜，抗多普勒效應較差。相關學者

3、也提出了基于Chirp信號的Fractional FourierTransform(FRFT)的擴頻方式，但計算量較大。本文提出了一種新型的通信方式Chirp-Cyclic Shift Keying(Chirp-CSK)，利用Chirp信號的本身循環(huán)移位特性進行調制，通過Chirp信號的分片時長攜帶比特信息，接收端利用匹配濾波進行解調，單載波的情況下頻帶利用率可達0.5bps/Hz，在實際的低信噪比海洋環(huán)境下具有較高的魯棒性，誤比特率達

4、10-3級。
　　論文的主要工作點如下:
　　(1)介紹了水聲信道下擴頻技術的相關原理，并分析了常見的水聲擴頻技術的優(yōu)點以及缺陷。
　　(2)根據(jù)水聲信道特性，設計出一套水聲通信的幀格式方案、信道估計及時間反轉鏡處理等，并在海洋環(huán)境下獲得驗證。
　　(3)分析了海洋的背景噪聲、多徑效應以及強多普勒效應下對Chirp信號的檢測造成的影響。根據(jù)Chirp信號以及水聲信道的傳輸特性，設計出一套Chirp-FRFT通信方