基于Chirp调制的被动时反水声通信算法研究与实现

摘要

时反通信是近年来水声通信的研究热点，由于被动时反通信仅需要单向传输、降低了对通信系统收发合置的要求，因此得到了更为广泛的研究。Chirp调制因其独特的脉冲压缩特性，可以有效的与传统的相位、频率、幅度调制方式结合，能够以更低的功率传递信息，因此本文对基于Chirp混合调制技术的被动时反通信方案进行了研究。
　　该通信方案主要包括Chirp调制、被动时反、载波符号联合估计和自适应均衡等关键技术。文中首先给出了浅水信道的特点，并介绍了Chirp信号的时频特性和脉冲压缩特性、Chirp调制原理，还详细分析了基于时域交叠技术的Chirp混合调制；然后对被动时反通信的原理进行了分析；对于一个通信系统中同步问题对通信系统的性能和应用有着至关重要的影响，于是本文分析了几种典型的载波恢复与符号定时的方法，并采用了由判决反馈环和早迟门同步结合的载波符号联合估计环路；同时为了进一步抑制码间干扰，还开展了自适应均衡技术的原理及应用研究；最后对通信算法整体进行了仿真验证。
　　算法的软件实现是基于FPGA+DSP的硬件系统进行的，完成了FPGA与DSP模块之间和FPGA与上位机间的数据交互、系统控制，并结合FPGA和DSP各自的特点将算法进行了整体实现，在此基础上进行了水池及外场实验。实验结果表明，被动时反可以有效压缩多途，载波符号联合估计环路能够有效跟踪传输过程中的微小频偏，并且使用自适应均衡处理后，码间干扰得到了进一步抑制，误码率明显减小，星座图分布良好。

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第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 时反技术及Chirp调制发展现状

1.3 论文的主要工作

第2章 被动时反水声通信

2.1 引言

2.2 浅水信道的特点

2.3 Chrip调制的原理

2.4 被动时反水声通信的原理

2.5 载波同步与符号定时同步

2.6 自适应均衡的原理

2.7 本章小结

第3章 Chirp调制被动时反水声通信系统仿真

3.1 引言

3.2 仿真系统的构成

3.3 发射端的处理过程

3.4 接收端的处理过程

3.5本章小结

第4章 Chirp调制被动时反水声通信算法软件实现

4.1 引言

4.2 软件的数据交互基础

4.3 发射过程的软件实现

4.4 接收处理的软件实现

4.5 本章小结

第5章 水池及外场试验数据处理分析

5.1 水池试验

5.2 外场试验

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录