水声扩频通信关键技术研究

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1、：分类号：密级：ＵＤＣ：编号工学硕士学位论文水声扩频通信关键技术研究硕士研究生：郑文婷指导教师：周锋副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：王逸林研究员哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文水声扩频通信关键技术研究硕士研究生：郑文婷指导教师：周锋副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年2月25日论文答辩日期：2018年3月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDe

2、greeofM.EngResearchonkeytechnologiesofunderwateracousticspreadspectrumcommunicationCandidate:ZhengWentingSupervisor:AssociateProf.ZhouFengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Feb.25th,2018DateofOralExamination:Mar.10t

3、h,2018University:HarbinEngineeringUniversity水声扩频通信关键技术研究摘要海洋是人类生存发展的重要基础，近些年来，水下通信技术成为了海洋科技中的研究热点之一。然而进行水声通信的信道极为复杂，海水介质对高频分量衰减严重，低频段又存在很大的噪声干扰，因此水声通信的带宽十分有限。此外，水声信道混响强、多普勒、多径效应严重，并具有时变、空变、频变特性。因此对于水声通信的研究将比无线通信困难得多。扩频通信技术抗干扰能力强、隐蔽性好，能够在较低的信噪比下实现信息的可靠传输，在水声信道下有着稳定而可靠的表现。然而传统的扩频通信方式虽然可靠性高，

4、但是通信速率较慢，系统容纳的用户数量也十分有限。因此本文在研究了传统直接序列扩频通信的基础上，研究了二进制相移键控和循环移位键控相结合的水声扩频通信技术以及多载波扩频水声通信技术。本文首先分析了直接序列扩频通信的组成及原理，然后讨论了扩频序列的性质及直接序列扩频系统的抗干扰能力，并通过仿真实验验证了水声直接序列扩频系统的性能。在此基础上提出了一种将二进制相移键控和循环移位键控调制方法相结合的水声扩频通信技术，通过正交双通道通信的方式提高了扩频系统的通信速率，并设计了一种时频二维序列捕获方法以实现系统的同步，通过仿真实验比较了该技术与传统扩频技术的性能差异。同时研究了将码分

5、多址和多载波相结合的多载波扩频通信方法，该方法既能够抵抗符号间干扰又有很高的用户容量，本文通过算法仿真比较了几种多载波扩频方式的误码率，并分析了不同子载波频率间隔对广义多载波扩频系统的影响。为进一步验证以上通信算法的能力，文章最后一部分进行了水池实验，通过实验比较了各个通信方案仿真结果与实际结果间的差距。关键词：水声通信；扩频通信；混合扩频；多载波扩频通信水声扩频通信关键技术研究ABSTRACTTheoceanisanimportantfoundationforthesurvivalanddevelopmentofmankind.Inrecentyears,underwa

6、tercommunicationtechnologyhasbecomeoneofthehottopicsinmarinescienceandtechnology.However,thechannelforunderwateracousticcommunicationisextremelycomplicated.Theattenuationofhigh-frequencycomponentsinseawatermediumisserious,andthereisagreatnoiseinterferenceinlowfrequencyrange.Therefore,theb

7、andwidthofunderwateracousticcommunicationisverylimited.Inaddition,theunderwateracousticchannelhasstrongreverberation,Dopplerandmultipatheffects.Andithastime-varying,space-varyingandfrequency-varyingcharacteristics.Therefore,researchonunderwateracousticswillbemuchmor