頻域Chirp擴(kuò)頻水聲通信算法的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)與工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，陸地空間的有限資源日趨減少，人們對(duì)海洋資源的開發(fā)與需求日益增長(zhǎng)，岸基人員和水下平臺(tái)、潛水員之間的信息傳遞變得極其重要，但是水聲通信信道受環(huán)境的影響，使得信息的傳遞的可靠性變得不可估計(jì)，聲波在整個(gè)傳遞的過程中會(huì)受到水聲通信信道不理想特性影響；例如多徑擴(kuò)展嚴(yán)重、可用有限帶寬和海洋環(huán)境噪聲等，這使得水下數(shù)據(jù)的傳輸往往會(huì)比較困難。因此，尋求一種能夠保證在水下采集到的數(shù)據(jù)可以可靠、穩(wěn)定的傳輸方法，在當(dāng)前的水聲通信

2、領(lǐng)域是具有極其重要的意義。
　　在高速的水聲通信系統(tǒng)中，正交頻分復(fù)用技術(shù)使用的較為廣泛（即OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing），具有比較好的抗窄帶干擾、頻帶利用率高、以及強(qiáng)抗多途效應(yīng)的能力等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于OFDM系統(tǒng)，其缺點(diǎn)也是非常明顯的，由于發(fā)送的信號(hào)必須是由若干個(gè)相互正交的子載波相互疊加而成的，疊加后的OFDM信號(hào)具有較高峰均比，對(duì)同步的要求也比較高、對(duì)載波頻偏和相位

3、噪聲十分敏感等缺點(diǎn)。線性頻域Chirp信號(hào)擴(kuò)頻（Chirp Spread，CCS）具有很好的抗多普勒頻移、抗干擾和抗衰落等特性，與其他的擴(kuò)頻技術(shù)相比，使用Chirp擴(kuò)頻抗多普勒的效果更好，即使在非常低的發(fā)送功耗下，依然可以很好的傳輸數(shù)據(jù)。
　　本論文主要的研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分：
　?。?）提出基于頻域Chirp擴(kuò)頻的OFDM的水聲通信系統(tǒng)。通過對(duì)水聲通信原理、OFDM的基本框架原理和數(shù)據(jù)的調(diào)制和解調(diào)以及Chirp頻域擴(kuò)頻

4、的相關(guān)學(xué)習(xí)和研究后，完成了基于頻域Chirp擴(kuò)頻的水聲通信系統(tǒng)算法的設(shè)計(jì)。
　　（2）利用Visual c++6.0軟件語言完成了1/2卷積編碼、交織、頻域Chirp擴(kuò)頻、BPSK調(diào)制、傅里葉逆變換（串/并轉(zhuǎn)換）、在進(jìn)行循環(huán)前綴和加窗技術(shù)、加同步信號(hào)、數(shù)字上變頻等發(fā)送端模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，以及進(jìn)行了數(shù)字下變頻、Chirp相關(guān)檢測(cè)、去除循環(huán)前綴、FFT變換、BPSK解調(diào)、解擴(kuò)、解交織以及Viterbi譯碼等接收端的模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。<

5、br>　?。?）運(yùn)用MATLAB仿真工具對(duì)本文所設(shè)計(jì)的基于頻域Chirp擴(kuò)頻的OFDM水聲通信系統(tǒng)進(jìn)行了各個(gè)單元模塊的仿真測(cè)試和系統(tǒng)的性能仿真測(cè)試，并且將原始數(shù)據(jù)和經(jīng)過處理后得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。通過每個(gè)子模塊和整體的系統(tǒng)的仿真驗(yàn)證了每個(gè)模塊功能的正確性。
　?。?）最后通過發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的PC機(jī)、前置功率放大器、采集卡、換能器以及水聽器完成了實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，將隨機(jī)生成的一串?dāng)?shù)據(jù)通過發(fā)送端發(fā)送到水聲信道，在接收部分接收到數(shù)據(jù)以后通