水声通信中的相干解调和自适应均衡技术研究(可复制论文).pdf

摘要随着人们开发和利用海洋步伐的加快,水下数字通信技术的研究越来越受到人们的重视,逐渐成为水声研究领域中最具挑战性的课题之一。尤其是在水下蛙人潜水、饱和潜水、对潜通讯等场合,语音通信是最直接的通信手段。在带宽严重受限的水声信道中实现高数据率通信,必须使用高带宽利用率调制技术,并结合自适应均衡等技术以有效地克服信道多途传播产生的符本文以克服多途干扰这一主要矛盾,实现高数据率、高可靠性的水声通信为出发点,以相位相干调制和自适应均衡等技术为主要研究内容,所做的工作主要如下几个方面:疚南昃〉难芯苛讼咝院头窍咝宰允视馄鞯暮嵯蚪峁购偷湫退法和,对其性能进行了仿真比较;对相位相干调制解调技术的实现,尤其是载波恢复的方法进行研究,将载波恢复系统和自适应均衡器的参数调整联合起来,从而提高相干水声通信系统的性能。诩A炙苫ê髁怂ㄐ攀匝椋橹ち松鲜鏊惴ǖ姆抡娼崧郏⒍水声通信的关键技术之一的相关同步技术进行了分析研究。运掠镆敉ㄐ畔低辰蟹桨干杓坡壑ぃ瓿杀嗦氲髦啤⒕夂徒獾在硬件系统上的实时实现。关键词:水声通信;水下语音通信系统;多途;自适应均衡;相位相干调制号间干扰。哈尔滨工程大学硕士学位论文
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第滦髀水声通信简介统使用单边带调制技术,载波频段为ぷ骶嗬肟纱锛腹ɡ铩。早期在陆地上,我们通常都是利用无线电方式进行无缆通信,但是在水下,无线电波的吸收和衰减都很大,无论传输距离多远,都只能以极低的发射频率笮吞煜吆秃芨叩姆⑸涔β式泄ぷ鳎薹ㄍ瓿伤峦ㄐ任务“O啾冉侠纯矗谖颐撬阎5母髦帜芰啃问街校挥猩ㄔ谒碌传播性能最好,这使得以声波为载体的水声通信成为水下通信的主流。M给出了一个完整的水声通信系统方框图。。世界上第一个水声通信系统是美国海军水声实验室于年研制的水下电话,主要用于潜艇之间的通信。该系的水声通信技术的研究主要是出于与潜艇有关的海军需要而得以发展的,如潜艇与潜艇,潜艇与水面之间的通信。随着人类开发利用海洋活动的日益广泛深入,今天水声通信的应用范围早己不再局限于以往单纯的军用领域,而在诸多的商业民用领域中也逐渐占有了广阔的前景,如深海渔业资源监测与开发,海上钻井平台遥控,水下资源勘探,海底地貌与地震图像传输,海洋科学考察,水下机器人与运载器的导航及信息传递等等,都需要及时的在水图水声通信系统方框图哈尔滨工程大学硕士学位论文
下进行信息的收集,传递和交换,以上这些都必须借助水声通信手段来完成。水声通信技术的发展主要经历了两个阶段:模拟阶段和数字阶段。早期的水声通信系统较多的使用了单边带模拟调制技术或模拟幅度调制技术。这些系统的功率利用率不高,为了在几公里的距离上进行通信,通常要用上百瓦的发射功率啕。我国的ㄐ派删筒捎昧说ケ叽D獾髦技术进行语音通信“DD馄德实髦萍际踉谝恍┩ㄐ畔低持幸驳玫搅擞τ谩如在年代末研制的调频水声通信系统,使用脑夭ê的带宽,实现了水底到水面船只的通信⋯。进入年代后,开始较多的使用数字调制技术,其主流是幅移键控狄萍和相移键控约坝纱伺缮龅母髦直湫畏绞健幅移键控侵赣檬只藕趴刂圃夭ǚ纫越行畔⒋ǖ莸囊种调制技术。由于水声信号幅度起伏的影响而造成多级诮獾魇蹦岩陨置适当的检测阈,因而水声通信中的幅移键控大多使用通断键控绞健这种方法的功率利用率极低,抗多途干扰能力也很弱,只适用于一些通信速率要求不太高的场合。如我国的傻牡绫üぷ鞣绞骄筒捎昧送ǘ霞由于水声通信信号存在严重的相位起伏,早期的数字水声通信系统都是采用非相干的调制方式,通过降低传输速率以获得较小的佣档臀码率,使用最多的是频移键控髦品绞健调制信号可以采用非相干解调的方法进行信号解调,然而要在带宽严重受限的水声信道获得高传输速率,从理论上看这种非相干方式,无论系统的系统部分做得多么完善,在误码率容许的范围内,传输速率和带宽永远是无法调和的一对矛盾,从而大大制约了水声通信的质量。在这种情况下,人们不得不寻求更能有效利用带宽的调制方式。近年来的最新研究向人们展示了一个可喜的成果:相位相干调制法不仅能满足系统对数据率的要求,至少可以获得十倍以上的增益口宜孀攀据率的提高,自适应接收器对信道的跟踪误差下降,从而有效地改善了接收性能。相移键控牡髦萍际跽俏A寺愀呤萋仕ㄐ诺男枰6应用于水声通信系统的设计之中的。对于理想信道,这种传输方式具有最高的数据传输速率俊5怯捎谒诺赖亩窳哟涮跫沟肕髦菩藕方式‘“。哈尔滨工程大学硕士学位论文
水声信道的特性传输速率和尽可能高的可靠性发送到妻《据用户。‘因而通信的质量的好环取决在相干解调时需要的载波恢复相当困难,因而在强有力的算法提出以前,这种相干调制技术在水声通信中的应用受到了一定限制。通