水声双曲调频扩频通信研究

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1、工程硕士学位论文水声双曲调频扩频通信研究作者姓名周永进工程领域电子与通信工程校内指导教师余华教授校外指导教师陈禹平高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月StudyonHFMSpreadSpectruminUnderWaterAcousticChannelADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhouYongjinSupervisor：Prof.YuHuaSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,C

2、hina分类号：TN929.3学校代号：10561学号：201521010299华南理工大学硕士学位论文水声双曲调频扩频通信研究作者姓名：周永进指导教师姓名、职称：余华教授申请学位级别：工程硕士学科专业名称：电子与通信工程研究方向：水声通信论文提交日期：2018年04月15日论文答辩日期：2018年06月05日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：艾育华（高级工程师）委员：季飞（教授）、陈芳炯（教授）、余华（教授）、官权升（教授）摘要随着人类对海洋的探索逐步深入，人们对水下可靠通信的需求日益迫

3、切。声波是最适合水下中远距离信息传输的载体，因此越来越多的研究人员开始投入对水声通信的研究。然而水声信道可用带宽窄、多径和多普勒效应严重，是最难研究的信道之一。扩频通信具备良好的抗干扰抗多径能力，是一项在无线通信领域应用广泛的技术。扩频通信在严重时变和衰落的水声信道中也可以有良好的表现。传统的水声扩频通信方式频带利用率都比较低，越来越无法满足水下通信的需求。本文在前人的研究基础上，对水声双曲调频扩频通信进行了一定的研究，其主要工作如下：1、分析了水声信道的物理特性，并在此基础上建立了宽带多尺度多时延水声信道模型。介绍了一些

4、传统的水声扩频通信方法，重点说明了S2C扩频通信方案，分析了现有扩频通信方案的不足。2、分析对比了在水声扩频通信中常用的两种调频信号LFM信号和HFM信号的特点，基于多带传输和子带选择激活策略，提出了一种新的水声双曲调频扩频通信方案，并从子带个数和扩频周期的角度对新提出的方案进行了仿真分析，同时与现有的其他水声扩频通信方案对比，在相同的频带利用率下，具备更好的误码性能。3、研究了水声多序列扩频通信，介绍了一种基于循环移位的水声多序列扩频通信方法。基于多序列扩频通信，在本文所提的扩频通信方案的基础上，进一步提出了三种扩展方案

5、，通过在相邻周期使用准正交序列进行扩频调制，来降低因信道时延而导致的相邻扩频符号之间的干扰，保证在最大信道时延超过扩频周期的情况下，依旧能有良好的误码率性能。通过仿真分析，验证了方案的有效性。论文工作获得广东省科技计划项目“基于软件定义的低功耗高速水声通信调制解调器研制”（编号：2015B010101007）的资助。关键词：扩频通信；HFM信号；多尺度多时延信道；子带选择激活策略IAbstractWiththegradualdeepeningofhumanexplorationoftheoceans,people’sdem

6、andforreliableunderwatercommunicationisincreasinglyurgent.Acousticwaveisthemostsuitablecarrierforunderwaterlong-distanceinformationtransmission.Therefore,moreandmoreresearchershavebeguntodoresearchonunderwateracousticcommunication.However,theunderwateracousticchan

7、nelhasanarrowbandwidth,multipathandDopplereffect,andisoneofthemostdifficultchannels.Spreadspectrumcommunicationhasgoodanti-jammingandanti-multipathcapabilitiesandiswidelyusedinwirelesscommunications.Spread-spectrumcommunicationscanalsoperformwellinseverelytime-var

8、yingandfadingunderwaterchannels.Thetraditionalunderwateracousticspreadspectrumcommunicationmethodshaverelativelylowutilizationratiosandareincreasinglyun