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一种FSK水下声通信接收系统的设计与实现

李枫  
【摘要】:人们利用海洋资源的渴望为水声技术的发展提供了巨大的动力。水下测量技术起步较早,开发的算法也较为丰富。而水下通信则仍然处于起步阶段,大致的发展思路是将无线通信的相应技术“移植”水下环境中。这样做的优点是显而已易见的。但是,水声通信与无线通信的区别是不容忽视的。混响与多普勒效应是水声信道最为显著的两个特点。我们必须针对水下环境的特殊性来开发水下通信技术。 本课题工作就是根据水声信道的特点,选择一种应用于水下通信的信号,并设计切实可行的实现系统。最后,完成接收系统的实时调试。 论文从两个角度对课题的内容加以论述。一方面,从通信信号本身出发,根据水声信道的特点,在现有的无线通信信号调制方式中选择一种可行的方式。由于水声信道的混响效应十分明显,因此不能将无线通信中信号的发射方式直接搬到水声通信中。所以,发射信号的设计更主要地集中于信号格式的考虑。同时,对各种调制方式也作简要地比较性论述。 另一方面,从系统的角度着眼,在软件无线电概念的框架下对现有的算法和技术进行重新地整合。软件无线电的概念虽然产生于军事用途,但是它所谓算法软件化的思想是具有革命性的;并且应该是通信技术发展的一个全新的方向。 在通用的硬件平台上,软件化了的算法具有相当大的灵活性。在不同的调制方式、通信体制下可以进行灵活地转换。更重要的是,算法的软件化可以引进更强有力的处理工具,进一步提高算法的性能。 在第三章中,首先通过概念性的论述,直接建立起基于算法软件化的通信信号产生和处理的体系结构。而在第四章的论述中,将重点放在接收系统的技术描述和说明上;但是第四章的工作不局限于此。说明书式的介绍并不是本文所追求的。通信系统的从无到有是逐步建立起来的。这种建立过程是从两个方面取得进展的。第一,从严格的数学意义上构建算法的理论基础,从而使得系统的结构体系化。第二,系统的构建,也是各种算法比较、选择的过程。通过这样的论述可以发现:论文所设计的结构不是出于论文作者的主观臆想,而是建立在严格的理论和实践基础之上的。 WP=4 在软件无线电的框架体系下,与其它技术整合在一起,FSK仍具有相当大的潜力。而且,在水声通信的条件下,这样一种稳健的调制方式一直受到水声通信系统开发者的重视。


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