基于參量陣的MFSK水聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于參量陣的MFSK(Multiple Frequency Shift Keying)水聲通信技術(shù)是一種利用具有較高指向性的水聲信號作為信號載體進(jìn)行介質(zhì)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。該技術(shù)在現(xiàn)有的MFSK水聲調(diào)制基礎(chǔ)上，將MFSK模擬信號加載融合到參量陣超聲信號中，利用參量陣超聲波在介質(zhì)傳播過程中的非線性作用，自解調(diào)產(chǎn)生差頻信號，還原出適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)恼ㄊ?、低頻段MFSK水聲信號。通過水聲參量陣高指向性聲波信號來抑制信道的多途干擾、碼間干擾，提高信

2、道的信號-多途比，為實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、遠(yuǎn)距離水聲通信系統(tǒng)提供一種新的解決方案。
　　本文首先對Westervelt方程和“Berktay遠(yuǎn)場解”進(jìn)行了簡要分析，對基本參量陣聲場信號進(jìn)行了仿真分析，通過Matlab仿真發(fā)現(xiàn)參量陣單邊帶SSB(Single Side Band)調(diào)制能有效抑制諧波信號的產(chǎn)生，提高頻帶利用率，與DSB(Double Side Band)調(diào)制方式對比更適用于參量陣水聲通信信號調(diào)制，利用仿真發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)參量陣S

3、SB調(diào)制參數(shù)可以進(jìn)一步抑制諧波失真和互調(diào)失真。
　　為了分析水聲信道質(zhì)量，首先對海洋水聲環(huán)境特性進(jìn)行了仿真和分析，確定對水聲信道中的產(chǎn)生影響的因素及計(jì)算公式。利用射線理論對淺海水聲多徑信道建立了確定型模型，將信號-多途比（Singal Multipath Ratio-SMR）作為淺海水聲信道多徑干擾情況的衡量指標(biāo)，對普通聲源情況下的信道情況進(jìn)行了仿真分析。發(fā)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中，在離聲源較近位置的信號-多途比并不理想，主要是由于多

4、徑干擾信號在短距離處有一定的聲壓強(qiáng)度，隨著距離的增加，多徑信號在傳播過程中不斷發(fā)生反射造成界面反射損失，對SMR產(chǎn)生影響的因素主要為海洋環(huán)境中的噪聲干擾。與普通聲源信號不同的是水聲參量陣的差頻信號不僅具有較高指向性，更重要的是差頻水聲信號能量在傳播過程中呈現(xiàn)明顯的錐形分布，主要聲場能量集中于軸向方向的特性，降低了其他偏角上的多徑信號幅度，提高了水聲信道的抗多徑干擾能力，提高了水聲信道的SMR，提高了水聲通信信道質(zhì)量。
　　最后，通