希爾伯特黃變換在水聲通信中的應用.pdf

1、希爾伯特黃變換(Hilbert-Huang Transform,簡稱HHT)是1998年由Huang等人首次提出的一種新的非線性、非平穩(wěn)信號的分析方法。其關鍵部分是經(jīng)驗模態(tài)分解方法(Empirical Mode Decomposition,簡稱EMD),任何復雜信號都可以由EMD方法分解成有限個本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function,簡稱IMF),對每個IMF進行Hilbert變換就可以獲得有意義的瞬時頻率,從而給

2、出頻率變化的精確表達式。
　　 HHT作為一種新的信號分析方法,已逐步應用到非線性系統(tǒng)、生物醫(yī)學、地震信號、橋梁健康監(jiān)測、故障診斷、重力波、海洋環(huán)流、環(huán)境工程和語音信號處理等領域。而將HHT應用于通信領域還未見文獻報道。本文將HHT方法應用于水聲通信中,研究這種方法的可行性是本文的重點。
　　 本文首先詳細闡述了HHT的思想和實現(xiàn)方法及HHT中的相關問題。然后結合具體實例分析了傅里葉變換(FFT)和HHT在信號處理時的差

3、別,揭示了HHT在處理信號時的優(yōu)勢。利用HHT方法能夠給出非平穩(wěn)信號的瞬時頻率這一特點,提出了一種新的調(diào)制方法——HHT調(diào)制解調(diào)方式。這種調(diào)制方式的優(yōu)點是保密性好。
　　 以本文提出的新方法作為調(diào)制方式,結合RAKE接收技術和RS糾錯編碼,構成HHT水聲通信系統(tǒng)。通過MATLAB軟件仿真給出HHT水聲通信系統(tǒng)的仿真結果,結合誤碼率曲線討論了HHT水聲通信系統(tǒng)的性能,并分析了RAKE接收機和RS碼對環(huán)境干擾的改善情況以及該系統(tǒng)適合

4、工作的環(huán)境。為了進一步驗證HHT水聲通信系統(tǒng)針對實際通信環(huán)境的有效性、穩(wěn)定性,做了水池試驗和湖上試驗,文中分析了水池試驗數(shù)據(jù)和湖上試驗數(shù)據(jù)。綜合理論研究、仿真分析及試驗數(shù)據(jù),驗證了將HHT方法應用在水聲通信中是可行的。
　　 最后,本文給出了基于定點數(shù)字信號處理器(DSP)的HHT調(diào)制解調(diào)過程的實現(xiàn)步驟。結合DSP的內(nèi)存和實時性的考慮,合理選取HHT算法中的邊界處理、曲線擬合、終止條件等各個算法,并結合實際編程總結了DSP的優(yōu)化