低速率水声数字语音通信系统研究及实现
发布时间：2020-04-15 04:37
【摘要】：随着海洋研究、资源开发和保护事业的不断发展,海洋再度成为世界关注的焦点,海洋的国家战略地位也空前提高。水声通信技术作为实现中远距离水下通信的唯一方式,在探索海洋的过程中扮演着重要的角色。由于水下声信道具有强多途、窄带宽、高噪声、随机时-空-频变的特点,在水下实现稳定、高质量的语音通信极为困难。语音编码技术可以去除语音信号中的冗余信息,尽可能地压缩语音信号,降低传输所需的比特率,从而减小通信所需带宽。跳频通信技术在抗多途和抗码间干扰方面有着优良的性能,特别适合用于水下远距离通信。本文在对水声信道特性研究的基础上,结合语音编码和跳频通信技术,有效克服了水声信道的频率选择性衰落,实现了水下远距离语音通信。本文的主要工作如下:1.从降低误码率的角度出发,分析水声信道的物理特性和传输特性,及其对水声语音通信系统的影响,并利用BELLHOP射线模型仿真了两种浅海水声信道模型。2.介绍了语音压缩编码和跳频通信的基本原理,研究了两者在水下语音通信中的应用,并给出低速率水下语音跳频通信系统的基本模型。针对水声信号强多途、长时延的特点,在分析了各种跳频序列的性能优势后,提出了一种宽间隔组合跳频序列设计方案。通过仿真验证了该序列能有效降低了系统的误码率,并提高了系统的保密性。3.在上述理论和仿真研究的基础上,基于OMAP-L138DSP芯片设计了一套数字化低速率水下语音通信系统样机,并对每个模块的设计方案做了详细介绍。详细阐述了软件设计思路,实现了远距离水下实时语音通信的目标,并通过海上实验验证了该系统的可行性和有效性。
【图文】：
逦第一章绪论逦逡逑航实验［１６］，该实验在海床上系留了邋６个通信节点，呈五边形分布。逡逑其它的水声通信网络如欧盟在ＭＡＳＴ邋（Ｍａｒｉｎｅ邋Ｓｃｉｅｎｃｅ邋Ａｎｄ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑Ｐｒｏｇｒａｍ）计划的支持下也实施组建了邋ＲＯＢＬＩＮＫ、ＬＯＴＵＳ［１７］、ＳＷＡＮ邋和邋ＡＣＭＥ［１８，逡逑Ｍ等海洋水声网络。逡逑
此时影响声速变化的因素主要是海水深度温度。主跃变层以下并一直逡逑延伸到海底的深度称为深海等温层，该层海水的温度几乎保持不变，但是由于受逡逑到海水静压力的作用，声速会随深度增加而增加。图２－１为深海典型声速分层剖逡逑面图。逡逑表面层声速（米／秒）逡逑１４７８．３逦Ｈ９３．Ｓ逦１５０８．８＾逦１５２．４逡逑９１４邋－邋＾邋｜逦＇逡逑１８３０邋－逦海等^箦义希玻罚矗村澹危苠义希常叮叮板澹危苠义贤迹玻鄙詈５湫蜕俜植闫拭嫱煎义希疲椋珏澹玻卞澹裕穑椋悖幔戾澹樱铮酰睿溴澹樱穑澹澹溴澹樱簦颍幔簦椋妫椋澹溴澹校颍铮妫椋欤邋澹椋铄澹模澹澹疱澹樱澹徨义洗油迹玻笨梢钥吹剑谏詈２愕恼荻群椭髟静愕母荷偬荻戎洌嬖阱义弦桓錾偌≈担蒙疃瘸莆詈Ｉ乐帷５鄙ㄍ洗ナ保疃缺湫∷律义细撸ǖ酱镏髟颈洳闵倩岜浯螅捎谏ㄔ诖ス讨谢嵯蛏俾慕缑嫱溴义希瑰义
本文编号：2628141
【图文】：
逦第一章绪论逦逡逑航实验［１６］，该实验在海床上系留了邋６个通信节点，呈五边形分布。逡逑其它的水声通信网络如欧盟在ＭＡＳＴ邋（Ｍａｒｉｎｅ邋Ｓｃｉｅｎｃｅ邋Ａｎｄ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ逡逑Ｐｒｏｇｒａｍ）计划的支持下也实施组建了邋ＲＯＢＬＩＮＫ、ＬＯＴＵＳ［１７］、ＳＷＡＮ邋和邋ＡＣＭＥ［１８，逡逑Ｍ等海洋水声网络。逡逑
此时影响声速变化的因素主要是海水深度温度。主跃变层以下并一直逡逑延伸到海底的深度称为深海等温层，该层海水的温度几乎保持不变，但是由于受逡逑到海水静压力的作用，声速会随深度增加而增加。图２－１为深海典型声速分层剖逡逑面图。逡逑表面层声速（米／秒）逡逑１４７８．３逦Ｈ９３．Ｓ逦１５０８．８＾逦１５２．４逡逑９１４邋－邋＾邋｜逦＇逡逑１８３０邋－逦海等^箦义希玻罚矗村澹危苠义希常叮叮板澹危苠义贤迹玻鄙詈５湫蜕俜植闫拭嫱煎义希疲椋珏澹玻卞澹裕穑椋悖幔戾澹樱铮酰睿溴澹樱穑澹澹溴澹樱簦颍幔簦椋妫椋澹溴澹校颍铮妫椋欤邋澹椋铄澹模澹澹疱澹樱澹徨义洗油迹玻笨梢钥吹剑谏詈２愕恼荻群椭髟静愕母荷偬荻戎洌嬖阱义弦桓錾偌≈担蒙疃瘸莆詈Ｉ乐帷５鄙ㄍ洗ナ保疃缺湫∷律义细撸ǖ酱镏髟颈洳闵倩岜浯螅捎谏ㄔ诖ス讨谢嵯蛏俾慕缑嫱溴义希瑰义
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