基于水声信道的长距离信号均衡技术研究

发布时间：2025-02-26 20:54

　　海洋资源的勘探和开发,对于水下实时通信的质量要求越来越高。而电磁波因在水下衰减极快,限制了其在水下环境的应用。利用音频频段的水声通信,虽然能传输较远距离,但其速度及实时性受到限制。针对水声通信中,声波的带宽相对较低,速率较慢的问题,本文提出了在发送端使用多进制数据传输的方式,相对于普通的二进制调制方式,能显著提高单位码元信息量,在带宽限定的条件下,大幅提高通信速率,有效利用了信道带宽。但采用多进制数据传输,降低了传输信号的信噪比,同时,在系统的接收端,由于水声信道的低通特性以及强多径效应会造成严重的码间串扰现象,针对此问题,本文对接收端的信号处理方式做了大量的分析研究,确定了使用信道均衡作为接收端的信号处理方式。首先,分析现有的均衡器结构,在FFE-DFE组合均衡器结构的基础上,加入了SAG判决引导算法,提出了一种新的均衡器结构,解决了误差扩散问题。而后,分析了现有的均衡器权系数迭代算法,针对现有迭代算法在处理码间串扰问题时,存在收敛速度慢,稳态误差大,算法复杂不易于硬件移植等问题,提出了一种基于反余弦步长函数和三参数调整因子的快速收敛的自适应变步长LMS算法。通过MATLAB对三参数因...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1通信系统示意图

2.2.2系统实验环境搭建基于前面小节对信道和拟解决问题的分析，初步确定了通信系统实验环境的方案并进行环境的搭建。本系统使用了Cortex-m3架构的STM32F109RCT6(后文简称STM32)芯片，在发送端用PC机串口输入四进制的数字基带信号到STM32的....

图2.2水声换能器根据2.1节的信道分析，可知水声信道最主要的多径效应为水面，水底以及直达路径上

究生学位论文第二章表2.1水声换能器参数号NU40A25TR-1径25mm心频率40KHZ压120dB态电容2200Pf±20%高输入电压160Vp-p向角30°±10°作温度-40°C⁺80°C

图2.3水声多径效应

工作温度-40°C⁺80°C图2.2水声换能器分析，可知水声信道最主要的多径效应为水面，水意图如图2.3所示。通过在长100mm,宽20mm，高端换能器固定于水槽两端，模拟实验环境，如图2.

图2.4实验水槽实验环境初步搭建完毕，后续实验将使用该系统观察接收端信号波形，分析实际信道问

图2.4实验水槽境初步搭建完毕，后续实验将使用该系统观察接收端信号波形，分析实际系统基础之上在接收端使用信道均衡算法解决信道问题。初步测试及问题分析步测试述实验环境进行水声通信实验，其中数字基带信号为循环发送的“1000010bps，使用四进制调制方式，使得1个码元包含2bi....

本文编号：4034368