基于CDMA的水下多用户通信技术研究

摘要

现代海洋军事防卫和民用海洋开发中,水声通信技术发挥着至关重要的作用,肩负着传输指令和命令的任务,同时也需要传输大量的数据和图像信息.这些信息通常是在水面舰艇、潜艇、各种潜器、水下工作站或水下机器人(UUV/AUV)之间进行的.这就有必要建立一个水下通信网络可以为多节点海洋环境监测、敌舰声频特征信息收集及监听网络提供信息采集和回收的通信链极具工程价值和实际意义.本文围绕水下通信网物理层的实现展开讨论,其核心内容是如何实现多用户间的通信.文中以码分多址技术作为基础分别采用两种方式设计通信系统,并完成其关键技术的算法仿真.本文的工作主要分为以下几个部分:首先阐述以直接序列扩频方式工作系统的基本原理,着重介绍了BPSK和QPSK两种调制方式,并对两种调制方式进行了比较.在扩频码的选取问题上以m序列为基础,提出了改进的扩频码,大大改善了该扩频序列的性能.由于采用相位相干调制技术,因此本文还介绍了一种自适应均衡技术以克服水下多途干扰和相位漂移.其次介绍了跳频方式的工作系统,并对其原理进行了深入的分析.在跳频码的选择上,采用处理增益最大且具有良好的自相关和互相关性能的非重复跳频序列.文章中还将简要介绍信道编码技术,其中包括卷积码编码和交织编码技术.采用这两种技术使得系统具有纠错能力提高水下通信的质量.最后本文对介绍的这两种码分多址的工作系统进行了软件上的仿真,并对这两种方式进行了分析和比较.

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外水下通信网络发展现状

1.3 CDMA通信基本原理概述

1.3.1扩频通信的理论基础

1.3.2扩频通信的基本原理

1.3.3 CDMA通信基本工作方式

1.4论文主要研究内容

第2章直接序列扩频通信技术

2.1引言

2.1.1直接序列扩频技术基本原理

2.1.2直接序列扩频技术主要参数

2.2直接序列扩频码

2.2.1最长线性反馈移存器序列(m序列)

2.2.2沃尔什序列

2.2.3扩频码的改进

2.3直扩序列调制解调系统

2.3.1 BPSK CDMA系统的分析

2.3.2 QPSK CDMA系统的分析

2.3.3 BPSK和QPSK方差之比较

2.4联合自适应均衡和载波恢复

2.4.1均衡器结构

2.4.2自适应算法

2.5本章小结

第3章跳频扩频通信技术

3.1跳频通信系统

3.1.1跳频通信系统的基本原理

3.1.2跳频系统的参数

3.1.3跳频系统数学模型分析

3.2跳频地址码

3.2.1 m状态序列SM(2n)作为跳频序列

3.2.2非重复跳频序列

3.3信道编码

3.3.1卷积编码

3.3.2 Viterbi译码

3.3.3交织技术

3.4本章小结

第4章系统分析与仿真结果

4.1仿真环境

4.2直接序列扩频通信系统仿真

4.3跳频扩频通信系统仿真

4.4本章小结

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