复合序列水声扩频算法设计与仿真研究

摘要

水声扩频通信是实现水下信息传输的主要手段之一，扩频序列设计在扩频技术中扮演着重要角色。为此，本文对水声扩频通信技术中的扩频序列开展研究，以期获得保密性能更好，抗干扰能力更强的扩频序列。
　　本文在充分分析比较文献中已有的水声扩频通信编码技术的基础上，提出了一种基于规则30初等元胞自动机和类Walsh序列的新型复合序列。计算了该复合序列的相关函数，通过与三种传统扩频序列m序列，混沌序列，规则30初等元胞自动机生成的伪随机序列进行比较，分析了它的自相关性和互相关性。随后，应用MATLAB构建了水声直接序列扩频仿真系统。基于该仿真系统，在不同信道情况下，计算了系统信息传输的误码率，分析了基于复合序列的扩频系统的抗干扰性能。理论和仿真分析表明：（1）复合序列复杂度更高，保密性更好，抗截获能力更强；（2）复合序列具有优良的自相关性和互相关性；（3）复合序列具有较强的抗高斯白噪声干扰能力和抗多普勒频移能力；（4）经过优选后的复合序列抗单音干扰能力、抗多途干扰能力优于上述3种扩频序列；（5）在同等条件下，单音干扰频率与载波频率相同时，系统误码率最大；（6）在系统的有效工作频带内，随着多普勒频移的增大，系统误码率增大；（7）当多途路径延时相比主路路径的延时大于扩频码码元宽度时，随着多途干扰能量的增大，系统误码率增大。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 水声通信技术研究现状

1.3 扩频技术简介

1.4 扩频序列研究现状

1.5 全文安排

2 水声扩频基本原理及实现过程

2.1 直接序列扩频

2.2 扩频码同步捕获

2.3 扩频码同步跟踪

2.4 载波同步

2.5 本章小结

3 常用扩频序列简介

3.1 m序列

3.2 混沌序列

3.3 元胞自动机生成的伪随机序列

3.4 Walsh序列

3.5 性能分析指标

3.6 本章小结

4 复合序列生成原理及相关性分析

4.1 复合序列生成原理

4.2 复合序列相关性分析

4.3 本章小结

5 水声扩频系统仿真及抗干扰性分析

5.1 水声直接序列扩频系统搭建及验证

5.2 抗干扰性分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢