水下无线数字收发系统研究

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1、硕士学位论文水下无线数字收发系统研究ResearchonUnderwaterWirelessDigitalTransceiverSystem学号：呈!QQ呈QZ璺完成日期：——呈Q!墨二墨二!Q大连理工大学DalianUniversityofTechnologylMllllllIIIillllllIIIIIIIillIllUIHIIIIIJllY2497206大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论

2、文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：坐坠垂丛丝皇丝笙丞丝塑宣作者签名：丞墓璧!日期：兰堕堕年二[月盟日大连理工大学硕士学位论文摘要水下无线通信技术主要应用于水下航行器、潜水员之间的数据通信，水下无人设备的导航与控制和水下传感网络间的数据传输等领域。水下通信中越来越多的音频、图像传输和数据实时交换的要求对水下无线通信技术提出了更高的标准。传

3、统的水声通信技术受环境噪声干扰较大，由于其较小的通信带宽和较低的通信速率，加之信号的传输延迟大，使水声通信的质量难以提高；水下蓝绿激光通信则因为海水介质的散射吸收作用，以及系统结构的高度对准要求，使实际应用受到较大限制；超长波通信的天线体积庞大，能耗较高，且通信速率很低，仅用于路基对潜的战略应用。近年来，应用数字信号处理技术提高水下通信系统的通信性能以及水下天线性能的研究是水下无线通信领域的研究热点。在国际上，部分大学和研究机构己经进行了针对水下射频通信过程的研究，并且取得了相应的成果。国内部分高校也进行了相关的研究

4、工作，但尚处于起步阶段，需要进一步发展。在本文工作的前一阶段，实验室已经进行了水下天线方面的研究，针对水下电磁波传输衰减较大的特点，设计出了用于水下近距离射频通信的环形天线。本文的主要工作内容是建立水下射频通信的数字收发系统，由于所需工作频段无商品化芯片选用，研究工作主要包括数字信号处理器(DSP)的应用开发，数字调制解调功能的实现以及相应功率放大模块的设计，为后续完整的数字收发机设计提供基础。首先介绍了水下无线通信的现状，对目前已有的几种水下通信技术进行了对比分析，讨论了水下射频通信技术的优势以及应用范围。第二章对

5、水下天线的主要参数进行了分析，并完善了水下天线的阻抗匹配和功率放大设计。第三章对相关的数字信号处理技术进行了介绍和研究，包括：数字滤波技术、数字弱信号检测技术和数字调制解调原理。分析了数字信号处理技术具有的优势。第四章对数字通信系统的整体结构设计进行了论述，设计出了完整的数字收发系统：在发射端使用直接数字频率合成器(DDS)芯片实现了基本的数字调制过程；在接收端使用模数转换芯片和数字信号处理器完成了5M／s的模／数转换和数字解调过程。并且分别在空气和水环境中、不同距离情况下，对系统进行了实验测试。测试结果表明，该系统

6、在水下40cm范围内可以进行30kbit／s的数字通信过程。最后，对工作内容进行了总结，并对今后系统的优化设计提出了建议。关键词：水下无线通信：数字调制解调：环形天线：数字电路水下无线数字收发系统研究ResearchonUnderwaterWirelessDigitalTransceiverSystemAbstractUnderwaterwirelesscommanicationismainlyusedintheinformationexchangingbetweensubmergeddevices，divers，a

7、ndthecontrollingofautonomousvehicles(Arty3，aswellasdatatransIIlissioninunderwatersensornetworkandotherfields．Thecontinuousdevelopingneedsofaudioandvideotransmission，andthereal—timedataexchangingbetweenunderwaterunitsputforwardhigherrequirementforthecommunicatio

8、ncapabilityofunderwatercommunicationtechnology．TraditionalacousticcommanicationiSvulnerabletotheenvironmentnoise；andtherateiSlow；bandwidthislimited．Itcan’tmeetthenewrequirem