基于水声通信系统的Pattern时延编码研究与设计

论文摘要

本文围绕油井勘探系统中的水声通信系统,进行了通信系统的信号设计以及信号处理的研究工作。重点论述了Pattern时延差编码信号设计方案。通过理论分析以及仿真建模,论证了上述方案的合理性。本文首先分析了水声信道的各种特性,以及本论文选取的仿真信道模型。接着分析了水声通信系统信号设计方面的若干技术,介绍了影响系统设计的主要因素,总结了现有水声通信系统的通信方案,为课题的方案选取提供一定的依据。然后,围绕Pattern时延差编码方案展开详细的论述。提出了Pattern时延差编码信号设计的要求,详细讨论了码元信号的特征、编码原理以及解码原理,分析了系统的通信速率以及抗多径干扰能力。在理论的基础上,完成上述方案的仿真建模。最后,通过仿真,详细讨论时延差编码的参数选择,包括脉沖宽度、调制斜率、编码时隙,仿真了该编码方案在不同传输距离、不同信噪比信道下的相关处理结果。以及对两种译码方式的比较。总结表明,在现有硬件条件下,Pattern时延差编码是一种有效的远程水声通信体制。不考虑硬件的实现,Pattern时延差编码在水声通信系统中,接收端使用相关的信号处理方法,还能够进一步提高通信性能。所有这些都为油井水声通信系统的下一步研究和实现打下了良好的基础。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 水声通信的发展现状
• 1.2 本论文的主要工作
• 1.3 各章节介绍
• 2 水声通信信道的研究
• 2.1 水声信道的特性及对水声通信的影响
• 2.1.1 声能量的传播损失与环境噪声
• 2.1.2 声传播的多径（多途）效应
• 2.1.3 声传播的起伏效应
• 2.2 水声数字通信系统的参量研究
• 2.2.1 水声信道的研究
• 2.2.2 传播损失的计算
• 2.2.3 通信距离预报和最佳频段确定
• 2.2.4 误码率的计算
• 2.3 仿真水声信道EUACC模型介绍
• 2.3.1 水声信道模型的简化
• 2.3.2 EUACC模型介绍
• 2.4 仿真信道参数的确定
• 3 水声通信若干信号设计方案
• 3.1 水声通信系统结构组成
• 3.2 影响系统设计的主要因素
• 3.3 信号设计方案比较
• 3.4 信号设计方案选取
• 3.5 仿真平台的选择
• 4 时延差编码信号设计及其仿真建模
• 4.1 编码信号特征
• 4.1.1 编码信号的要求
• 4.1.2 编码信号的特征
• 4.2 信号编码设计方案
• 4.2.1 信息编码技术
• 4.2.2 信道编码技术
• 4.2.3 通信速率和抗多径干扰能力
• 4.2.4 系统结构
• 4.3 信号译码方案
• 4.3.1 信号帧格式
• 4.3.2 同步
• 4.3.3 相关解调
• 4.4 仿真建模
• 4.4.1 线性调频信号的产生
• 4.4.2 线性调频信号的解调
• 4.4.3 时延差编码仿真实现框图
• 4.5 编码仿真结果分析及结论
• 4.5.1 信道的仿真实现
• 4.5.2 时延差编码相关结果处理
• 4.5.3 时延差编码的参数选取
• 4.5.4 时延差编码多条路径的仿真
• 4.6 译码分析
• 4.6.1 时延值译码
• 4.6.2 复相关译码
• 4.6.3 两种译码的比较
• 5 结束语
• 参考文献
• 学位论文数据集