基于MFSK的多载波水声通信系统及实验研究

本文在深入研究水声通信信道特性及多载波关键技术的基础上,设计并研制了基于M FSK的高速自适应多载波水声通信系统,并进行了湖上实验。理论分析、仿真及湖上试验结果表明:基于M FSK的多载波水声通信系统,多径抑制有效,对同步的精确度要求不高,性能稳健,更适合于恶劣水声通信环境下、中距离(10~30km)较高数据率多载波通信系统,易于工程实现,具有良好的应用前景。     

MFSK水声远程通信技术及试验研究

海洋水声信道是多途、时变和频散的信道。论文针对浅海远程80～100km,设计出基于MFSK高数据率水声远程信息传输最佳系统。本系统经湖试验证表明:该技术在远程通信恶劣条件下具有较强抗多径干扰和信道衰落能力,对同步精度要求低,可实现80～100km,40bit/s,10-4量级通信精度的信息可靠传输,性能稳健,易于工程实现。     

远程水声通信系统中波束切换新方法

在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。     

ARC-FSK中程多载波水声通信新技术

海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道。信道通带窄、多途干扰强、衰落严重足水声通信高速可靠传输信息的主要障碍。该文针对中程（10～30km）多载波水声通信系统提出一种非对称升余弦频移键控调制（ARC—FSK）信号。该信号在频率调制的基础上，结合了非对称信号的稳健抗多途特性与相位调制（CPM）信号的高频谱效率，实现了最佳系统性能。理论分析及仿真结果表明：该ARC—FSK信号多释抑制有效，性能稳健，更适合于恶劣水声信道，在中程（10-30km）水下多载波（MC）高速通信中具有良好的应用前景。     

一种新的频域波束切换算法

传统的时域波束切换算法( TDSB)在接收基阵阵元数少、单元接收信噪比低的情况下法正确检测指向信号入射方向的波束,获得阵增益。不适用于水下无人航行器(UUV)远程水声信系统。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法( FDSB)．该算法通过在频域中比较各波输出信号频谱峰值的大小对波束进行选择、切换。利用设计的UUV声接收基阵对算法进行了能仿真和湖试实验。仿真结果表明：FDSB算法在单元接收信噪比为 10 dB的情况下仍可以定、正确的切换波束;湖试25 km距离上通信实验结果表明：在UUV与信号发射端有相对运动情况下,应用本文提出FDSB算法对波束进行选择、切换,通信误码率小于10-4.