类微信的非实时水下语音通信系统研究

发布时间：2020-05-12 16:23

【摘要】：潜水员间协同、与母艇间的信息传递采用语音,可以解放双手提高效率,同时语音通信具有一定的检错纠错能力。但水声信道环境复杂多变,通信频带受限,实现稳定、鲁棒的高速率水下数字通信仍有挑战。如蛟龙号水声通信系统报道论文中,其语音通信采用模拟方式。为提高水下语音通信的抗干扰、多用户等能力,本文设计了一个非实时的数字水声语音通信系统,简称类微信水声语音通信系统。将一段语音压缩编码、调制后发送给接收方。由于水声信道本身具有一定的传输时延,且应用背景中双方交流不会过于频繁,因此实现类微信水下语音通信系统具有十分重要的应用价值。论文重点对水声通信系统的语音编码、信道编码和调制解调技术进行了研究。论文的主要研究内容和创新如下:1、设计了一个类微信的水声语音通信系统,它是一种半双工非实时的工作方式。通过仿真研究,选择了 CCK-MFSK通信方式,采用了 MBE语音编码算法,针对语音编码的速率设计了 1.2kbps和2.4kbps语音传输方案。并且针对不同的海洋信道环境,可以采用不同码率的CCK码和不同编码速率的MBE编码算法。2、通过不同码长的CCK码来调整通信速率,研究了不同码长的CCK码在高斯白噪声下的性能比较。在此基础上提出了一种联合CCK编码、FH频率映射的CFFSK编码调制方式和一种联合CCK编码、MC-MFSK调制的CMFSK通信方式,并基于真实的水声信道及海洋噪声环境进行了仿真。3、对MBE语音编码算法理论进行了深入研究。针对MBE算法中各类参数的检测与提取、MBE语音合成算法作了重点分析,并在无噪声环境下对设计的1.2kbps和2.4kbps编码速率下的语音系统进行了仿真分析。4、基于TMS320C6748硬件开发平台对本文提出的类微信水声语音通信系统进行移植,实现半双工的语音通信接收机,针对水声信道的传输特性,进行水池实验,其合成语音具有一定的自然度,水池实验表明系统的鲁棒性良好。
【图文】：

码长,误码率性能,二进制数据

逦７／６４逡逑对于发射数据长度为２００００的随机产生的二进制数据，在信噪比为０？８ｄＢ时，逡逑对上表所示四种码长的ＣＣＫ码进行误码率仿真分析，仿真图如图２－１为所示。逡逑ＺＺＺＺＺｌＺＺＺＺＺ＼ＺＺＺＺＺＬＺＺＺＺＺｉＺＺＺＺＺＣＺＺＺＺｌ．Ｚ邋—Ｉ—邋ｃｃｋ６４逡逑逦－ｔ逦１逦ｉ逦１逦ｈ－逦１邋－逡逑逦逦，逦ｒ逦１逦Ｉ逦１邋－邋—０—邋ＣＣｋ３２逡逑—－ｔ邋—邋－邋－邋—逦—邋—邋ｈ邋—邋—邋－邋—逦—邋－ｔ－逡逑ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ逦ｉ邋—＾—邋ｃｃｋ１６逡逑１０逦＝邋ｄ邋＝邋＝邋＝邋＝邋＝１＝邋＝邋＝邋＝邋＝邋ｆｃ邋二二＝邋＝＝？＝邋＝邋＝邋＝邋＝邋ｔ邋二＝＝＝ｄ邋二逦．＿逡逑ｆ邋ｉ＇ｉ邋ｉ＝邋＝邋ｆ＾ｚｆ＝＝ｆ＇＝邋＝邋ｚｉ＝＾ｆｚｆｉｆ：逦ｃｃｋ８逡逑－＂邋ｒ逦１逦Ｉ逦－ｒ逦１逦逡逑逦逦＇逦ｒ逦１逦１逦逡逑１０邋＝邋＝邋＝邋＝邋＝邋３邋＝邋＝邋Ｅ逦Ｅ邋ＥＥＥＥＥＥＥＥＥｚＥＥ＇ｚＥＥｚＥ＂逡逑二二：：：：二５：：：：＝二二１＝逦二二邋二二二＝二５二＝三二二ｉ邋三二三三二：逡逑ＣＤ逦１逦１逦－逦逦．逦逡逑１0邋二＝＝＝＝３邋＝邋：：邋＝邋＝邋＝１＝邋＝邋＝邋＝邋：：￡邋＝邋

波形,五缘,多径,海域

类微信的非实时水下语音通信系统研宄具有尖锐的脉冲，尽管峰值附近旁瓣较多，但其相对位置也的。所以可在发射端采用ｃｈｉｒｐ信号作为同步头，根据ｃｈｉｒｐ置即可判断有用数据开始的地方。逡逑端用与发送端同样的ｃｈｉｒｐ信号通过互相关来找发送信号的清楚地看到海洋信道的多径环境。图２－７是ｃｈｉｒｐ信号的相化，，可以清楚看到海洋多途效应明显，且重点集中在ｌ0ｍｓ次通信系统仿真的海洋信道冲击响应图。逡逑ｃｈｉｒｐ相关波形逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.3

【参考文献】