水聲遠(yuǎn)程通信的聯(lián)合頻率相位調(diào)制技術(shù)研究.pdf

1、在中遠(yuǎn)程海洋水聲信道中，可用帶寬窄、多途干擾強(qiáng)、信號(hào)起伏衰落嚴(yán)重等因素成為水聲信息高速可靠傳輸?shù)闹饕系K，因此如何在遠(yuǎn)程水聲信道中高速率準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)，成為水聲通信技術(shù)一個(gè)難點(diǎn)。聯(lián)合頻率相位調(diào)制(JFPM)同時(shí)利用頻率信息及相位信息，具有較高的頻帶利用率和功率效率。本文通過(guò)深入研究JFPM調(diào)制理論，提出了一種適用于遠(yuǎn)程水聲通信的自差分聯(lián)合頻率相位調(diào)制(SD-JFPM)方法，并進(jìn)行了湖上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明該方法原理正確，有效可行，具有帶寬

2、利用率高，通信距離遠(yuǎn)，抗多徑干擾強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程高速水聲通信的要求。 論文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面： 1.在深入研究聯(lián)合頻率相位調(diào)制(JFPM)技術(shù)基本理論的基礎(chǔ)上，提出了一種基于自差分的聯(lián)合頻率相位調(diào)制(SD-JFPM)方法。研究結(jié)果表明：在衰落信道中，SD-JFPM比JFPM方法具有更強(qiáng)的抗多徑性能，因此更適用于遠(yuǎn)程水聲通信。 2.針對(duì)SD-JFPM調(diào)制，提出了基于頻譜結(jié)構(gòu)的相位信息解調(diào)方法

3、。該方法利用信號(hào)能量進(jìn)行調(diào)制相位估計(jì)，因此對(duì)同步誤差、多普勒效應(yīng)及多徑影響并不敏感。研究結(jié)果表明：當(dāng)信噪比SNR=0dB、同步誤差為碼元長(zhǎng)度的1/10、多普勒因子為0.0022時(shí)，該方法仍能正確解調(diào)相位信息。 3.針對(duì)SD-JFPM調(diào)制，提出基于相位補(bǔ)償?shù)念l率解調(diào)方法。該方法首先利用調(diào)制相位估計(jì)值對(duì)各個(gè)碼元進(jìn)行相位補(bǔ)償，然后再使用頻率估計(jì)方法進(jìn)行頻率信息的解調(diào)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在通信距離為25km時(shí)，由于使用了相位補(bǔ)償措施，頻率信

4、息解調(diào)的誤比特率(糾錯(cuò)前)可由原來(lái)的4.1﹪降低到0.65﹪以下。 4.為了保證SD-JFPM系統(tǒng)有較高的同步精度，提出了一種多段組合線(xiàn)性調(diào)頻同步頭信號(hào)(MLFM)。研究結(jié)果表明：當(dāng)多普勒因子δ=0.001時(shí)，線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(LFM)的同步誤差為7.9毫秒，而MLFM信號(hào)的同步誤差僅為3.0毫秒，同步精度提高一倍以上。 5.利用已建立的水聲通信系統(tǒng)，對(duì)基于自差分聯(lián)合頻率相位調(diào)制(SD-JFPM)方法進(jìn)行了湖上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)