基于参量阵的MFSK水声通信关键技术研究

发布时间：2017-12-10 02:21

  本文关键词：基于参量阵的MFSK水声通信关键技术研究

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【摘要】：基于参量阵的MFSK(Multiple Frequency Shift Keying)水声通信技术是一种利用具有较高指向性的水声信号作为信号载体进行介质传输的通信技术。该技术在现有的MFSK水声调制基础上,将MFSK模拟信号加载融合到参量阵超声信号中,利用参量阵超声波在介质传播过程中的非线性作用,自解调产生差频信号,还原出适合远距离传输的窄波束、低频段MFSK水声信号。通过水声参量阵高指向性声波信号来抑制信道的多途干扰、码间干扰,提高信道的信号-多途比,为实现高速、稳定、远距离水声通信系统提供一种新的解决方案。本文首先对Westervelt方程和“Berktay远场解”进行了简要分析,对基本参量阵声场信号进行了仿真分析,通过Matlab仿真发现参量阵单边带SSB(Single Side Band)调制能有效抑制谐波信号的产生,提高频带利用率,与DSB(Double Side Band)调制方式对比更适用于参量阵水声通信信号调制,利用仿真发现通过调节参量阵SSB调制参数可以进一步抑制谐波失真和互调失真。为了分析水声信道质量,首先对海洋水声环境特性进行了仿真和分析,确定对水声信道中的产生影响的因素及计算公式。利用射线理论对浅海水声多径信道建立了确定型模型,将信号-多途比(Singal Multipath Ratio-SMR)作为浅海水声信道多径干扰情况的衡量指标,对普通声源情况下的信道情况进行了仿真分析。发现在远距离传输过程中,在离声源较近位置的信号-多途比并不理想,主要是由于多径干扰信号在短距离处有一定的声压强度,随着距离的增加,多径信号在传播过程中不断发生反射造成界面反射损失,对SMR产生影响的因素主要为海洋环境中的噪声干扰。与普通声源信号不同的是水声参量阵的差频信号不仅具有较高指向性,更重要的是差频水声信号能量在传播过程中呈现明显的锥形分布,主要声场能量集中于轴向方向的特性,降低了其他偏角上的多径信号幅度,提高了水声信道的抗多径干扰能力,提高了水声信道的SMR,提高了水声通信信道质量。最后,通过参量阵的MFSK水声通信系统的硬件平台进行实验测试,验证了参量阵的水声通信系统在有限带宽资源的情况下,能够有效提高水声通信的多途-信道比,提高水声信道质量,为实现高速、远距离、可靠的水声通信系统提供了一种新方法。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.3

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 肖永龙;控距参量声源研究与实现[D];电子科技大学;2014年

2 李仙法;基于FPGA的声频定向信号处理算法研究与实现[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：1272775