浅海信道直接序列扩频水声通信系统研究

论文摘要

随着海洋开发和信息产业的发展,利用海洋声信道进行数据信息传输的需求大为增加。水声信道的多径效应,使信号产生严重的衰落效应是影响水声通信系统性能的主要因素。解决水声信道特别是浅海信道的多径干扰是水声通信研究的关键技术难题,目前抗多径干扰技术主要有扩频技术、均衡技术、分集技术等。其中直接序列扩频技术(DSSS)是一种十分有效的抗多径干扰技术,同时还有很好的多址性能,因此也是构建水下通信网络的关键技术。本论文首先介绍了水声通信的发展历程以及水声扩频通信的研究方向,然后分析了浅海水声信道的特点,论述了时变多径是水声通信面临的最大困难。接着讨论了直接序列扩频技术的关键技术。在直接序列扩频系统中,无论是RAKE接收机还是均衡器的设计,对于信道本身的估计都是一个基本的要求,因此本文提出一种收敛模式下用LMS算法获得信道的参数,收敛后(即跟踪模式)切换成SOLMS算法跟踪信道的变化的信道估计方法,新方法结合了LMS算法收敛快和SOLMS算法跟踪性能好的优点。针对浅海水声信道复杂多变、强多途、强起伏的特点,本文采用了DS/DBPSK调制解调技术,该方案在解调端采用了数字匹配滤波、延时差分解调等技术,不需要增加额外的伪随机码同步捕获和载波提取环节。最后,以TI公司的高性能DSP芯片TMS320C6713为核心,并辅以外围电路组成一个DS/DBPSK水声通信实验系统,给出了湖试和厦门港海上实验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Catalog
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水声通信的发展历程
• 1.3 水声扩频通信的研究方向
• 1.3.1 扩频码选择
• 1.3.2 接收机结构
• 1.3.3 信号调制和编码方式
• 1.3.4 信号处理方法
• 1.4 本论文主要内容
• 第二章 浅海水声信道特性
• 2.1 引言
• 2.2 浅海水声信道的主要特点
• 2.2.1.多径效应
• 2.2.2 环境噪声
• 2.2.3.传输损耗
• 2.2.4.多普勒频移
• 2.2.5 起伏效应
• 第三章 扩频技术原理
• 3.1 扩频技术的理论基础
• 3.2 扩频技术的性能指标
• 3.3 直接序列扩频技术及其关键技术
• 3.3.1 伪随机序列
• 3.3.2 相关解扩
• 3.3.3 扩频系统的同步
• 3.3.4 RAKE接收技术
• 第四章 基于LMS/SOLMS的时变多径水声信道估计算法
• 4.1 引言
• 4.2 LMS及SOLMS算法简介
• 4.3 新的时变信道估计算法
• 4.4 仿真实验
• 第五章 DS/DBPSK调制解调原理
• 5.1 引言
• 5.2 DS/DBPSK调制解调原理
• 5.2.1 发射端流程和数学模型
• 5.2.2 接收端流程和数学模型
• 5.2.3 帧同步技术
• 5.2.4 码元同步跟踪技术
• 第六章 DS/DBPSK系统接收端的DSP实现
• 6.1 引言
• 6.2 TMS320C6713 DSPs概述
• 6.2.1 EDMA
• 6.2.2 EMIF
• 6.2.3 接口资源
• 6.2.4 ICETEK-C6713的UART接口
• 6.3 系统硬件设计
• 6.4 系统软件设计
• 第七章 湖试海试结果分析
• 7.1 湖试结果分析
• 7.2 海试结果分析
• 第八章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的文章