扩频技术在水声遥控中的应用研究

论文摘要

随着海洋开发和国防建设的进一步发展,水声遥控系统的研究以及应用越来越广泛。然而,由于海洋信道的复杂性,尤其在浅海信道中,存在严重的多径干扰和海洋环境噪声干扰,实现可靠的水声遥控比较困难。扩频技术是一种能在低信噪比条件下有效抗多径的通信技术,它的隐蔽性和低截获概率性能,也使得它在水声遥控系统中的应用越来越受到重视。本文主要探讨直接序列扩频技术(简称DSSS技术)在水声遥控系统中的应用,目的在于利用扩频技术解决水声信道的多径扩展问题,以提高遥控系统的可靠性,同时获得扩频增益以提高系统的作用距离。本文完成的主要工作包括水声扩频遥控系统方案设计与仿真和数字信号处理平台的软硬件设计与实现两部分。首先,讨论了扩频通信技术的基本原理及发展现状,并对扩频通信中的关键技术进行了重点讨论和仿真。然后,给出了水声扩频遥控系统的设计方案,确定了系统的工作频段,选择了直接序列扩频作为水声遥控系统的扩频方式,采用了m序列作为扩频序列,并在Simulink仿真环境下建立了水声扩频遥控系统仿真模型,对系统的误码率和抗多径性能进行了仿真分析。最后,完成了水声遥控系统接收端软硬件部分的设计,包括基于DSP和FPGA芯片的硬件平台的构建、各接口电路的设计以及接收端数字信号处理程序设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水声通信的发展与研究现状
• 1.2 水声扩频技术的发展与研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 扩展频谱通信技术
• 2.1 扩频技术的理论基础
• 2.2 扩频的基本方式
• 2.3 直扩系统
• 2.3.1 直扩信号检测原理
• 2.3.2 直扩系统抗多径性能分析
• 2.4 扩频码序列的同步及仿真
• 2.4.1 扩频码序列的捕获
• 2.4.2 扩频码序列的跟踪
• 2.5 扩频信号的Rake接收技术
• 2.5.1 固定抽头Rake接收机
• 2.5.2 动态抽头Rake接收机
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于扩频技术的水声遥控系统
• 3.1 水声遥控系统方案设计
• 3.1.1 水声遥控系统基本模型
• 3.1.2 水声遥控系统技术指标和主要参数
• 3.2 系统频段的选择
• 3.2.1 传播损失的计算
• 3.2.2 水听器输出电压范围与信噪比
• 3.3 扩频调制方式的选择
• 3.4 伪随机序列的选择
• 3.5 水声扩频遥控系统仿真
• 3.5.1 水声扩频遥控系统发射部分
• 3.5.2 水声扩频遥控系统接收部分
• 3.5.3 水声扩频遥控系统仿真模型构建
• 3.6 本章小结
• 第4章 水声扩频遥控接收机软硬件实现
• 4.1 水声扩频遥控接收机方案设计
• 4.2 水声扩频遥控接收机硬件设计
• 4.2.1 主要器件的选择
• 4.2.2 电源管理设计
• 4.2.3 接口电路设计
• 4.2.4 系统硬件调试
• 4.2.5 AD误差测量及分析
• 4.3 水声扩频遥控接收机软件设计
• 4.3.1 接收机软件的整体设计
• 4.3.2 DSP上电加载设计
• 4.3.3 解扩译码程序设计
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录