水下个人数字通信关键技术研究

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1、西北工业大学硕士学位论文水下个人数字通信关键技术研究姓名：王翔申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：黄建国20070301西北T业大学硕士学行论文摘要语音通信技术已经广泛应用于无线通信、有线通信和卫星通信等领域，而在水下利用声波进行数字语音通信却是刚起步的新技术。随着人类利用和开发海洋活动的日益深入，人们对水声个人数字通信技术需求也日趋迫切，并且水声个人通信技术对国防建设和海洋经济的发展也有着极其深远的意义。由于浅海水下信道受到多径传播和时变，空变的影响，声信号的畸变非常严重，为了实现水下信息安全准确和高速的传输，必须对水下信道特性

2、，调制解调技术和水声通信中抗多径，抗衰落技术进行深入研究。针对水下个人水声通信的特点，提出了一种水下个人语音通信系统的技术方案，方案采用CELP码激励线性预测编码技术，n'／4一DQPSK与FH．MFSK调制解调技术，RS编码，分集技术以及判决反馈均衡技术。通过对该方案关键技术的性能仿真分析和对语音通信系统测试，结果表明：该系统可实现语音信号在水声信道中的传输，并可达到良好的通信效果。论文的主要研究工作和研究成果如下：1．结合水下个人通信的特点及湖上试验数据，建立了与水下个人通信环境相适应的浅水信道模型，并阐述了构建方法，分析表明该模型符合实

3、际的浅水信道特性，对今后在该水下环境下分析不同通信系统的性能具有实际的工程价值。2．提出了一种基于FH／MFSK跳频技术的水下通信技术方案，并提出跳频序列控制滤波器组以及采用周期图实现频率解码的方法。建立了通信系统的仿真模型，并对该系统在水下多径信道中的统计性能进行了分析。研究结果表明：该通信系统技术方案具有很强的稳健性和抗多径性能，在SNR=一10dB的低信噪比条件下，误码率可达104。3．提出了基于信道测试和信道估计优选调制技术的方法。在低信噪比、强多径水下环境中使用抗干扰和抗多径性能较好的FH／MFSK调制技术；在近距离信道条件较好的情

4、况下使用频谱利用率高的n-／4一DQPSK调制技术。研究表明：该方法可以满足不同距离和不同环境下的信道要求，从而实现良好的水声通信。4．设计了一种水下语音通信中的信号结构协议，实验证明由该协议所实现的通信链路性能稳定可靠，可满足水下通信的要求。5．构建了由CELP语音编码模块、调制解调模块及抗衰落模块组成的水下个人语音通信系统，并在水池对该系统性能进行了测试。结果表明所设计的水I西北]业大学硕十学付论文摘要下个人语音系统技术方案可行，性能可靠，能够实现良好的语音通信效果。关键词：水下数字语音通信，多径，n'／4一DQPSK，FH／MFSK，纠

5、错技术，调制解调CELP压缩编码Ⅱ西北工业大学硕十学侍论文AbstractAbs仃actSpeechtechnologyhasbeenwidclyusedinwirelesscommunication．cablecommunication,satellitecommunicalionandotherfields，buttheresearchindigitalvoiceacousticcommunicationunderwaterhasjuststarted．Withthewideoceanuseandexploitationineachpas

6、singday,theuseofacousticdigitalcommunicationtechnologyhasbecomeincreasinglynecessary,whichhastremendoussignificancefornationaldefensedevelopmentandoceaneconomy．Influencedbythemulti-pathspreading，frequencyandspacevariability,thesignalunderwaterisseriouslydistorted．Inordertod

7、豇lsurethesecurity，accuracyandhigh-speedinformationtransmissionunderwater，itisnecessarytostudytheshallowchannelproperties，underwatermodulationanddemodulationtechniques，andanti-multi-pathandanti-fadingtechniques．Amodelstructureofthepersonalvoiceunderwatercommunicationsystemis

8、proposedinthispaper．CELPcodeexcitedlinearpredictivecoding,氕

9、A—DQPSKandFH／MFSKmodul