线性调频在水声通信与组网中的应用研究

摘要

随着信息社会的快速发展，对于海洋的研究和开发越来越受到人们的重视，因此水下通信技术的研究成为了当今海洋资源开发、海洋环境的勘测以及军事战略的重要组成部分，成为了各国科研研究的热点。
　　水声信道因为其带宽有限、多径干扰严重、强噪声干扰、频率选择性衰落等特点使得水声信道成为了迄今为止无线通信中最复杂多变的通信信道之一。线性调频扩频技术不仅具有一般的扩频通信技术所共有的强抗干扰、抗衰落、极低的截获率、高保密性等优点，而且具有更好的抗多普勒频移、抗深度衰落性能。上述的优点使得线性调频扩频技术更加适合于水声通信技术的研究。
　　论文的主要工作如下:
　　1.对线性调频信号的扩频特性、较强的抗干扰和抗噪特性、良好的自相关特性、抗多径等性能进行了分析。然后，系统地介绍了基于线性调频扩频的水声通信系统的基本原理和特点，分析了CSS_ BOK扩频通信系统的优点和缺陷。
　　2.对基于CSS_BOK的三种高阶水声通信系统的基本原理以及性能进行了较为全面的分析和仿真，并对于三种高阶调制系统从抗噪性、抗多径及载波偏移等角度进行了较为详细的分析。
　　3.介绍了基于CSS技术的三种多址接入技术，包括多载波多址技术、时间交叠多址技术以及基于FRFT变换的多调频率多址接入技术。并对其在水声信道中的性能进行了不同用户数条件下的仿真和分析。
　　4.本文构架了基于DM-BPSK、π/4-DM-DQPSK两种制式的水声网络仿真平台，该平台在仿真中加入上述两种调制方式和Bellhop射线模型，对浅海水声信道进行建模，在此基础上结合进行水声网络MAC协议仿真，研究传输范围变化对系统性能的影响。最后通过对仿真结果的分析和总结，仿真结果显示与水声信道的特性相符，对水下组网和MAC协议的改进具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 信道环境

1．3．1 噪声环境模型

1．3．2 多径信道模型

1．3．3 水池信道模型

1．3．4 海洋信道模型

1．4 论文的主要研究

第二章 基于Chirp扩频技术的通信系统

2．1 线性调频扩频(CSS)技术

2．1．1 线性调频信号

2．1．2 CSS_BOK调制系统

2．2 四进制双正交键控调制技术

2．2．1 基本原理

2．2．2 性能仿真分析

2．3 基于二进制相移键控的直接调频(DM-BPSK)

2．3．1 基本原理

2．3．2 性能仿真分析

2．4 基于π／4差分相移键控直接调制系统(π／4-DM-DQPSK)

2．4．1 基本原理

2．4．2 性能仿真分析

2．5 本章小结

第三章 基于Chirp扩频的多址接入技术

3．1 斜率交叠多址接入技术

3．1．1 基本原理

3．1．2 性能仿真分析

3．2 频率交叠多址技术

3．2．1 基本原理

3．2．2 性能仿真分析

3．3 时间交叠多址接入技术

3．3．1 基本原理

3．3．2 性能仿真分析

3．4 本章小结

第四章 基于水声通信网的MAC协议仿真

4．1 基于OPNET水声通信网的构建

4．2 水声通信系统仿真

4．2．1 DM-BPSK通信系统的仿真

4．2．2 π／4-DM-DQPSK通信系统的仿真

4．3 水声网络MAC协议仿真

4．3．1 参数配置

4．3．2 DM-BPSK通信系统的MAC协议仿真

4．3．3 π／4-DM-DQPSK通信系统的MAC协议仿真

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

研究成果与项目参与情况

致谢