時域寬帶恒定束寬波束形成技術在PSK水聲通信系統中應用的性能仿真研究.pdf

1、水聲通信技術是水聲技術領域中一個極具挑戰(zhàn)性的研究課題。由于水聲信道是一個十分復雜多徑傳播的信道，特性參數隨著時-空-頻的變化而隨機變化，再加上它的環(huán)境噪聲高、帶寬窄、可適用的載波頻率低、傳輸時延大等諸多不利因素，使得水聲通信中存在的傳輸誤碼率高、傳輸數據率低等瓶頸問題難以解決，因此水聲通信技術也成為當今最為復雜的通信技術之一。
　　 常規(guī)的PSK水聲通信系統多采用單陣元接收，受接收信噪比及碼間干擾的影響，通信距離較近。本文將波束

2、形成技術應用于PSK水聲通信系統中，研究了一種適用于PSK水聲通信系統的寬帶恒定束寬接收波束形成技術，它不僅具有傳統的PSK水聲調制解調通信系統的優(yōu)勢，而且具有更高的信噪比，可以更好的抑制碼間干擾，從而提高系統的通信距離和通信數據率。
　　 本文首先分析了淺海水聲信道的特性，建立了水聲信道模型；闡述了PSK水聲通信調制解調系統的基本結構和工作原理，并介紹了在PSK水聲通信系統中應用的自適應均衡技術及其實現算法；同時，針對當收發(fā)兩

3、端存在相對運動時存在的多普勒頻移現象，本文還介紹了數字鎖相環(huán)技術，給出了內嵌二階鎖相環(huán)的判決反饋均衡器框圖。
　　 其次，本文研究了應用于PSK水聲通信系統中的寬帶恒定束寬波束形成關鍵技術。首先介紹了窄帶波束形狀設計算法--凹槽噪聲場算法，但傳統的凹槽噪聲場算法對水聲通信接收基陣形成波束的形狀進行設計時有無法控制主瓣形狀的缺點，對此，本文又研究了一種穩(wěn)健的自適應主瓣約束窄帶波束形狀設計(穩(wěn)健的凹槽噪聲場方法)算法。該算法將凹槽噪

4、聲場算法中指向主極大方向的單一定向向量進行擴展，變成主瓣范圍內多個定向向量的加權和，并通過自適應算法調整各定向向量的權值，從而對形成波束的主瓣形狀進行有效的控制。在穩(wěn)健的凹槽噪聲場算法的基礎上研究了一種基于復數權值FIR濾波器的時域寬帶恒定束寬波束形成方法。該方法采用穩(wěn)健的凹槽噪聲場方法算法來設計對應不同頻率點上寬帶恒定束寬波束的權值，并針對水聲通信中采用實數權值FIR濾波器對形成寬帶恒定束寬波束的權值進行擬合時誤差較大，導致形成波束容