一种新型水声信号同步的DSP实现-论文.pdf

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1、第22卷第l4期电子设计工程2014年7月V61．22NO．14ElectronicDesignEngineeringJu1．2014一种新型水声信号同步的DSP实现韩冲，张效民，李通旭，陈瑜(1．西北工业大学航海学院，陕西西安710072；2．浙江大学城市学院，浙江杭州310015)摘要：针对复杂水声信道下的水声通信系统，提出一种有效对抗频率扩展的同步方法。该方法充分利用HFM(HyperbolicFrequencyModulation，HFM)的相关及多普勒容限特性，构造HFM特殊组合信号，达到快速、

2、精确的时间同步。通过模拟海上信道试验数据分析，该方法相比传统同步方法同步误差小、计算复杂度低、同步速度快。通过DSP及海上实验结果论证方法有效可靠性。关键词：水声通信；HFM；同步方法；水下信道中图分类号：TN911．8文献标识码：A文章编号：1674—6236(2014)14—0107—03Anovelsynchronizedmethodsofunderwateracoustics~nalschemebasedonDSPsHANChong，ZHANGXiao—min，LITong—XU，CHENYu(1

3、．CollegeofMarineEngineering,NorthwesternPloytechnicalUniversity,Xi'an710072，China；2．CollegeofCity,ZhejiangUniversity,Hangzhou310015，China)Abstract：Inviewofthecomplexunderwateracousticchannelinunderwateracousticcommunicationsystem，thepaperproposedanewsynch

4、ronizedmethodtoagainstextendedfrequency．ThemethodmakesfulluseofHFM(HyperbolicFrequencyModulation，HFM)anddopplertolerancecharacteristicsandconstructsaspecialcombinationofHFMsignals，SOastoachieverapidandprecisetimesynchronization．Basedontheseachanneldataana

5、lysis，thismethodwhichcomparedwiththetraditionalsynchr0nizatjonmethodshasalowersynchronouserrorandlowercomputationalcomplexityandfastersynchronousrate．TheexperimentalresultsbasedonDSPsdemonstratethereliabilityandeffectiveness．Keywords：underwateracousticcom

6、munication；HFM；synchronization；underwaterchannel水声信道是一个十分复杂的时一空一频变参随机多径传的作用。如图I所示，通常一个水下通信系统具有下图所示播的信道，还加上它的环境噪声高、带宽窄、可用的载波频的几个组成部分[41：率低、传输的时延大等这些诸多因素，因此一种快速、可靠的水下通信同步方法显得尤为重要”】。HFM(双曲调频)信～触一号具有良好的想干特性，多普勒不变性，在水声通信特别是图1水下通信系统示意图主动声纳领域得到广泛应用。我们经过前期大量中远程海上

7、Fig．1Underwatercommunicationsystem远距离遥控测试，结合大量海试数据分析，提出一种精确稳由图1可以看出，同步模块对整个接收系统提供接收位健快速的时间同步方法[2-3]0该方法基于HFM的自相关特性的信息反馈，对接收信号做调整来保障系统正确无错位的接和对Doppler的不变性，通过构造一种特殊的HFM组合，利收系统，是整个系统通信误码的重要保证。用匹配滤波的时域捕获及PLL跟踪方式，在海试验研究中，LFM信号作为一种特殊的具有良好自相关性，能够一取得了理想的结果。海试数据结果

8、验证了算法有效可靠性。定程度上对抗多径干扰以及具有一定的多普勒容限等特征，通常被用于复杂信道下，即水声信道通信系统中，作为典型1系统模型的时间同步信号。然而，当系统具有较大的多径干扰且超过同步作为水下通信的一个重要组成部分，具有非常重要LFM信号本身所能忍受的多普勒容限的情况下，利用LFM信号作为系统位同步信号时，同步精度就会存在较大的偏差，收稿日期：2013—10—31稿件编号：201310242基金项目：西北工业大学基础研