文档介绍：厦门大学
硕士学位论文
基于FH-CDMA的水声网络通信系统中信号同步与检测研究
姓名:庄子明
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:程恩
20090603
摘要近年来,水声通信网络引起了各国的极大关注,成为国际水声技术领域研究的热点课题。水声信道是一个十分复杂的变参随机多径传输的信道,所以实现误码率低、数据率高的水声通信仍是很困难的技术。因此,在高误码率、低速率、大延时的水声通信的基础上,构建合理、快速、低功耗的水声网络更是水声技术本文针对浅海水声网络通信中数据传输的需要,研究了一种行之有效的网络跳频同步系统,使得同步建立快、精度高、抗干扰性能好,可靠性高而且容易实现,并且能在低信噪比的情况下进行微弱同步信号的检测。文中首先分析了浅海水声信道的特性,并建立了水声信道模型;阐述了扩频通信尤其是跳频通信的基本原理,分析了现有的各种跳频系统同步方式在水声信道中的适用性;在此基础上,研究了时频同步法和线性调频同步法两种跳频同步方案,以及帧同步和弱信号检测方法,给出了相应的仿真结果;此外,本文提出了时频结合线性调频同步的新方案,该方案融合了时频同步和线性调频同步的优点,适用于浅海水声信道中水声通信网络跳频系统的同步。最后,,信号同步与检测系统的实现。采用软件无线电方式,在嵌入式微处理器和芯片构成的硬件平台上,构建了水声跳频系统,并且实现了系统的跳频同步、帧同步和数据接收,给出了具体实现的原理框图。通过实验室水池中的试验,证实该系统能够在微弱信号情况下实现快速、准确、有效的同步检测,并具有较高的可靠性和可扩展性,能够满足水声网络跳频通信系统的要求,达到预期目标。关键词:水声通信;跳频同步;软件无线电领域中一个极具挑战性的复杂研究课题。
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第滦髀选题背景及研究意义从古至今,在人们的生活中,信息的传输和交换都起到了举足轻重的作用,从古代的击鼓鸣金、烽火传信、飞鸽传书到现代的电报、电话、无线电台,这些信息传递的方式我们都可以称之为通信。现代科学日新月异,通信的方式也发生了巨大的变化,如:移动通信、微波通信、光纤通信、卫星通信、网络通信等。在地面和空中通信领域迅猛发展的同时,海底水下通信也引起了研究人员的关注。经过尝试,人们发现以往地面和空中的通信方式并不完全适用于水下通信。首先,有线方式的信息传输由于目标活动范围受限制、通信缆道的安装和维护费用高昂、对其它海洋活动可能存在影响等缺点,极大地限制了它在海洋环境中的应用;另外,由于在海水中,光波、电磁波的传播衰减都非常大,因而它们在海水中的传播距离十分有限,远不能满足人类海洋活动的需要。而声信号能在水中传播几十甚至几百公里的距离,因此采用声波作为信息传送的载体是目前海底实现中、远距离无线通信的唯一手段【水声通信技术是水声技术领域中一个极具挑战性的复杂研究课题。由于水声信道是一个十分复杂的变参随机多径传输的信道,加上它的环境噪声高、带宽窄、可适用的载波频率低、传输的时延大等特点,这诸多不利因素加剧了抗多径干扰的困难。实现误码率低,数据率高的水声通信仍是很困难的技术。在所有的水声信道中,浅海的水声信道通常又被认为是最为复杂和困难的通信信道。特别是浅海声信道随机起伏和多径特征使得浅海水声通信技术成为当代最复杂的通信技在复杂的浅海水声通信中,远程水声通信主要