多节点水声通信环境仿真软件设计与实现

摘要

当今世界已经进入了信息化时代，通信则是这一进程中发展的最迅速的行业之一，陆地通信技术已经日臻完美，而水下通信发展却是刚刚崭露头角。随着人类对海洋资源的探索，水声网络通信技术也凭其巨大的军用和商用价值获得了广泛关注。
　　相对陆地通信而言，水声通信有着其独特的部分。在海洋环境下虽然可以利用电缆或者光纤进行通信，然而大型平台的搭建和大量通信设备的布放都是必须面对的问题，因此通常采用无线通信方式。然而水声通信的通信协议更为复杂，实地试验难度较大且成本偏高，因此，我们有必要开发出一款能在实验室条件下使用的模拟软件，用来验证水声网络协议，实现通信功能，具有一定的现实意义。
　　本文基于上述背景开发了一款多节点水声通信环境仿真软件，用来模拟水声信道以及实现多通信机的通信功能。软件从结构上分为物理层接口软件和顶层设置软件两部分。前者构建了一个水声网络信号的传输平台，在这个平台上，以声卡采样的方式将通信机传输的模拟信号转化成数字信号，传入计算机内部，利用计算机网络技术实现通信机之间的数据传输，再将高斯噪声、冲激响应等干扰因素加入到信号中，以此来模拟海洋环境下真实信号的传输过程。顶层设置软件负责控制并显示通信节点的网络连接过程，并调用声学软件Bellhop生成相应水文条件的声学图像，由物理层接口软件做进一步处理。本文对主要模块和软件整体分别进行测试，结果表明软件性能良好，基本符合设计预期。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水声通信技术的发展

1.3国内外水声通信现状

1.4论文研究内容

第2章 软件设计基础

2.1 软件设计背景

2.2相干多途信道

2.3 Bellhop介绍

2.4混合编程方案的选取

2.5本章小结

第3章 软件的设计与实现

3.1 软件设计的总体结构

3.2网络连接模块实现

3.3水声信道数据生成模块

3.4节点状态显示模块实现

3.5局域网通信模块实现

3.6信道卷积模块实现

3.7声卡控制模块实现

3.8本章小结

第4章 仿真软件功能测试

4.1顶层设置软件测试

4.2物理层接口软件功能测试

4.3软硬件联合测试

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢