水声信道模拟系统

摘要

现代通信系统和网络已经从陆地和空中延伸到了海洋。水声通信是近年来发展迅速、研究相当活跃的通信技术领域之一，是当代海洋研究、海洋资源勘探和开发，海洋环境立体监测和地震海啸监测系统中的重要组成部分，它的研究为解决水下信息的可靠传输提供了重要的技术保障。
　　 水声信道是所有通信信道中最为复杂的信道之一，其衰落、多径效应、时变性等特点使得许多经典的通信技术无法直接应用于水声信道。而要开发适合于水声信道的通信技术，就必须对水声信道特性有充分的研究。
　　 本论文首先介绍了信道建模和信道估计方面的相关理论，然后介绍应用Visual Studio，Measurement Studio，采集卡，信号发生器，示波器等实验工具实现了信道模拟系统的平台搭建。在发送端部分实现了内部信号源和外接信号切换使用，信道部分实现了波形时域劣化模拟，文件传输劣化模拟、信道估计这三大模块。接收端部分实现了内部显示波形和波形相关检测这两大功能。整套系统运行流畅，并且具有很好的可扩展性，为合理利用海测数据、提高信道模型精度提供了重要的平台。
　　 应用本套系统，我们做了多组实验，均取得较为理想的效果。包括采用内部信号源、经过多径信道，系统内显示；外接信号源、经过多径信道，系统内显示；采用内部信号源、经过多径信道，外接示波器显示；外接信号源、经过多径信道，外接示波器显示；一副图像分别在误码率10-1，10-2，10-3情况下，经过高斯、瑞利、莱斯等随机信道的文件传输劣化模拟；波形相关检测；实现LS信道估计；实现MF信道估计等。
　　 本文的特点在于：目前的水声信道研究工作多数停留在仿真阶段，而本系统实现了从单机理论仿真向仪表化模拟器的过渡。该系统实现了信道模拟的多项功能，它的目的不是纯粹的模拟，而是构建一个架构，它可以与今后的海测信号记录仪有效对接，为合理利用海测数据提供平台。海测的数据一方面可以直接存储并由模拟器重现，另一方面可以实现数据提炼，修正模拟器，具有重要的现实意义。