基于LFM和STLFM信號(hào)的擴(kuò)頻水聲通信方案研究.pdf

1、隨著世界各國對(duì)海洋資源越來越重視，越來越多的學(xué)者投入到了水下通信的研究之中，為了能夠更高效可靠地對(duì)海洋資源進(jìn)行開發(fā)利用，人們對(duì)水下通信系統(tǒng)的速率和可靠性提出了更高的要求。但是水下聲信道是一個(gè)極其復(fù)雜的信道，這就為可靠高速的水下通信系統(tǒng)研究提出了挑戰(zhàn)。
　　線性調(diào)頻信號(hào)（Linear Frequency Modulation，LFM）因其本身就具有一定的時(shí)寬帶寬積，在水下通信系統(tǒng)中通常被用做同步信號(hào)。傳統(tǒng)水聲通信中對(duì)同步信號(hào)的檢測(cè)通

2、常是匹配濾波法。由于分?jǐn)?shù)階Fourier變換（Fractional FourierTransform，F(xiàn)RFT）是一種以LFM信號(hào)作為基底的時(shí)頻變換方法，因此利用FRFT對(duì)LFM信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與估計(jì)的方法比傳統(tǒng)的時(shí)域上的能量檢測(cè)方法更有優(yōu)勢(shì)。而對(duì)稱三角線性調(diào)頻(Symmetrical Triangular Linear Frequency Modulation，STLFM)信號(hào)作為L(zhǎng)FM信號(hào)的一種擴(kuò)展，也具有與LFM信號(hào)相同的時(shí)寬帶寬積特

3、性，目前被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)領(lǐng)域，對(duì)于該信號(hào)同樣可以使用FRFT方法進(jìn)行檢測(cè)和估計(jì)。本文首先對(duì)基于LFM信號(hào)的多載波及并行組合擴(kuò)頻水聲通信方案進(jìn)行了分析討論，對(duì)LFM多載波擴(kuò)頻通信方案中的載波信號(hào)進(jìn)行了優(yōu)選，并將優(yōu)選依據(jù)推廣運(yùn)用到并行組合擴(kuò)頻方案中。然后提出了基于STLFM信號(hào)的多載波及并行組合擴(kuò)頻水聲通信方案。在廈門大學(xué)實(shí)驗(yàn)水池對(duì)上述兩類通信方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，上述兩類方案在實(shí)驗(yàn)水池環(huán)境中，當(dāng)系統(tǒng)速率為200bps時(shí)，系統(tǒng)誤碼率

4、可達(dá)到10-4量級(jí)，可見兩類方案具有較高的可靠性和有效性，為水聲通信提供了備選的技術(shù)方案。
　　本文的主要工作如下:
　　1.分析了國內(nèi)外關(guān)于LFM擴(kuò)頻和STLFM擴(kuò)頻系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要介紹了水聲信道主要特性及分?jǐn)?shù)階Fourier變換。
　　2.利用LFM信號(hào)在分?jǐn)?shù)階傅里葉域所具有的能量聚集特性，在LFM二進(jìn)制正交鍵控(Binary Orthogonal Keying，BOK)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)LFM多載波擴(kuò)頻水聲通信