水声通信网中的mc-cdma技术研究

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1、厦门大学学位论文著作权使用声明本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。本学位论文属于2、不保密(0作者签名：徼未。数日期：加脚r月习日导师签名：饵互日期：伽驴年f月匆日第一章绪论1．1引言早在第二次世界大战之后，水声通信就已出现。水声通信最初主要是应用于

2、军事领域，最近十几年来，随着人类对海洋资源的不断开发和利用，如近年来环境系统的污染监测、海上石油工业的遥控以及不回收仪器设备而直接获取海底工作站记录的科学数据等等，使得水下信息通信技术的商用前景越来越广阔，相应地，也促进了水下通信技术的发展。现在水声通信已广泛应用于潜艇之间的通信、水面舰艇与潜艇的通信、海上遥控和遥测、遥感、水下测量设备记录数据回送、水下图像传输、语音传输和水声局域互联网(ALAN)等多个方面。这些技术的发展和成熟，使得水声通信已经发展到建立水声网络的阶段【II。近年来，随着世界各国海洋开发步伐的

3、加快以及水声通信技术和水声Modem技术的不断发展，世界各国对海洋信息获取、环境监测、海岸防御等要求急速增长，对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络等等的需求也愈来愈迫切，使得海洋水声通信网络这一概念一经提出就被广为接受并成为世界范围内的研究热点【1。9J。1．2研究背景和意义1．2．1水声通信网发展概况水声通信网这一概念是由Wood’SHoleOceanographicInstitution(WHOI)于1994年提出的【9】，从1994年到现今的短短十几年时间，水声网络在世界范围内受到了极大的关注并得到

4、了迅速的发展。在国外，迄今为止已研究出的、规模最大的水声网络是美国的Seaweb网络[10-11]。Seaweb网络首先在舷外可部署自治分布系统(DeployableAutonomousDistributedSystems，简称DADS)中应用。DADS固定部署在水深50m--一300m的海底处，传感器节点间距为2--一5km，由潜艇、水面舰艇或飞机布放，也可由水声通信网中的MC．CDMA技术水下自治运载器(autonomousunderseavehicles，AUVs)或无人水下航行器(unmannedunde

5、rseavehicles，UUVs)布放，再利用水声Modem进行通讯。这种灵活的网络结构允许任意选择节点类型、节点密集程度和覆盖范围，信息速率可以在800bit／s至300bit／s之间变化，因而可以不断地扩展。美国空海作战系统中心(SPAWAR)和海军研究署已于1998年开始对Seaweb网络进行了连续几年的试验，Seaweb2000的网络节点已达17爪【81，而Sebweb2004年的网络节点已经高达40爪【10I。这些试验结果证明，在浅海恶劣环境条件下利用水声网络在广阔海域进行高质量数据传输是可行的。美国

6、在MontereyCanyon建立了深水声通信局域网络，这是第一代的ALAN网络，其监测范围为5．10公里，水下节点与海面浮标之间利用10．30kHz的垂直声信道、浮标与岸基通过射频的方式通信。目前对水声自组网络研究最为前沿的是美国Northeastem大学的EthemM．Sozer,MilicaStojanovic和JohnGProakis，他们最早提出了水声组网通信的概念【31，他们在文献[3】中借鉴了现有成熟的无线网络技能和关键技术，具体描述了水声网络的设计原理，探讨其网络的多路访问、媒体接入、自动重传请求

7、以及路由选择方法，并给出了一个浅海水声网络的设计实例，利用OPNET工具测试了该网络的性能。欧共体在MAST(MarineScienceandTechnologyProgramme)计划的支持下，发展了一系列化的水声通信网络研究计划：ACMEProject，LOTUSProject，SWAN(ShallowWaterAcousticcommunicationNetwork)Project，ROBLINKS(LongRangeShallowWaterRobustAcousticCommunicationLinks)

8、Project等等。其中，ACME计划的目标是适用于浅水通信网络的稳健通信和网络协议，网络中最小节点数3个，水深6．10米，节点距离200—2000米，比特率最高为lkbit／s。LOTUS计划适于超浅信道中的长距离通信，其点对点通信距离可达10公里，载波频率8kHz，通信速率最高4kbit／s，该系统针对超浅水域中存在强烈、时变的混响干扰以及多用户同时发射会造成严重的串