基于參量陣的MFSK水聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于參量陣的MFSK(Multiple Frequency Shift Keying)水聲通信技術(shù)是一種利用具有較高指向性的水聲信號(hào)作為信號(hào)載體進(jìn)行介質(zhì)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。該技術(shù)在現(xiàn)有的MFSK水聲調(diào)制基礎(chǔ)上，將MFSK模擬信號(hào)加載融合到參量陣超聲信號(hào)中，利用參量陣超聲波在介質(zhì)傳播過程中的非線性作用，自解調(diào)產(chǎn)生差頻信號(hào)，還原出適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)恼ㄊ?、低頻段MFSK水聲信號(hào)。通過水聲參量陣高指向性聲波信號(hào)來抑制信道的多途干擾、碼間干擾，提高信

2、道的信號(hào)-多途比，為實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定、遠(yuǎn)距離水聲通信系統(tǒng)提供一種新的解決方案。
　　本文首先對(duì)Westervelt方程和“Berktay遠(yuǎn)場解”進(jìn)行了簡要分析，對(duì)基本參量陣聲場信號(hào)進(jìn)行了仿真分析，通過Matlab仿真發(fā)現(xiàn)參量陣單邊帶SSB(Single Side Band)調(diào)制能有效抑制諧波信號(hào)的產(chǎn)生，提高頻帶利用率，與DSB(Double Side Band)調(diào)制方式對(duì)比更適用于參量陣水聲通信信號(hào)調(diào)制，利用仿真發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)參量陣S

3、SB調(diào)制參數(shù)可以進(jìn)一步抑制諧波失真和互調(diào)失真。
　　為了分析水聲信道質(zhì)量，首先對(duì)海洋水聲環(huán)境特性進(jìn)行了仿真和分析，確定對(duì)水聲信道中的產(chǎn)生影響的因素及計(jì)算公式。利用射線理論對(duì)淺海水聲多徑信道建立了確定型模型，將信號(hào)-多途比（Singal Multipath Ratio-SMR）作為淺海水聲信道多徑干擾情況的衡量指標(biāo)，對(duì)普通聲源情況下的信道情況進(jìn)行了仿真分析。發(fā)現(xiàn)在遠(yuǎn)距離傳輸過程中，在離聲源較近位置的信號(hào)-多途比并不理想，主要是由于多

4、徑干擾信號(hào)在短距離處有一定的聲壓強(qiáng)度，隨著距離的增加，多徑信號(hào)在傳播過程中不斷發(fā)生反射造成界面反射損失，對(duì)SMR產(chǎn)生影響的因素主要為海洋環(huán)境中的噪聲干擾。與普通聲源信號(hào)不同的是水聲參量陣的差頻信號(hào)不僅具有較高指向性，更重要的是差頻水聲信號(hào)能量在傳播過程中呈現(xiàn)明顯的錐形分布，主要聲場能量集中于軸向方向的特性，降低了其他偏角上的多徑信號(hào)幅度，提高了水聲信道的抗多徑干擾能力，提高了水聲信道的SMR，提高了水聲通信信道質(zhì)量。
　　最后，通