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1、水声通信的新进展随着海洋事业的不断发展，利用水声信道来对潜艇进行远程水声通信已成为近年来国际上 研究的焦点。无人水下航行器(UUV); 水声信道恶劣的传输特性使得在海洋中实现远距离、 高速率、高可靠的信息传输成为富有挑战性的研究课题。 在中远程海洋水声信道中，可用带宽窄、多途干扰强、信号起伏衰落严重等因素成为水声 信息高速可靠传输的主要障碍，因此如何在远程水声信道中高速率准确地传输数据，成为 水声通信技术一个难点。 随着人类利用和开发海洋活动的日益深入，人们对水声个人数字通信技术需求也日趋迫切， 并且水声个人通信技术对国防建设和海洋经济的发展也有着极其深远的意义。 由于浅海水 下信道受到多径传
2、播和时变，空变的影响，声信号的畸变非常严重，为了实现水下信息安 全准确和高速的传输，必须对水下信道特性，调制解调技术和水声通信中抗多径，抗衰落 技术进行深入研究。 Digital Underwater Personal Communication 水下个人数字通信 Long Distance Underwater Acoustic Communication; 远程水声通信系统 High Speed Underwater Acoustic Communication Techniques new underwater acoustic communication system UWA Comm
3、unication Technology Based on the Time Reversed Pattern Time Delay Shift Coding Array Processing Technology Based on the Vector-Sensor Underwater Navigation,Orientation and ComunicationVector Acoustic Field; 矢量声场; Acoustic Vector-Sensor; 声矢量传感器; Single Vector Hydrophone; 单矢量水听器; Acoustic Vector Time
4、-reversal Mirror; 矢量反转镜; arrival Estimation; 方位估计; Time Delay Coding;时延编码 shallow water channel; 浅水信道 Underwater-acoustical Remote-control Buoy; 水声遥控浮标 Phase-Coherent Communications and Adaptive Equalization for UWA Channels水声相位相干通信与自适应均衡;Joint Frequency and Phase Modulation Technique; 联合频率相位调制技术;Lo
5、ng Distance Underwater Acoustic Communication浅海水声数据传输技术研究 【英文题名】 Studies on Data Transmission Techniques in Shallow Water Acoustic Channels Underwater Sound Channel在人类探索和开发海洋的过程中,水声通信技术得到了迅速的发展,已经在海洋勘探、灾难预 报、水下遥控、海洋信息采集、对潜通信等领域发挥着极其重要的作用。完整的水声通信 系统包括信源编解码、信道编解码、调制解调、发送接收等模块,需要复杂的软、硬件系统 支持。关键词】 无人水下航
6、行器; 水声通信; 多载波-相移键控; 自适应均衡; 同步; 多普勒频移 与补偿; 数字信号处理; 【英文关键词】 UUV; Acoustic Communication; Multi-Carrier PSK; Synchronize; Doppler Shift Compensation; Adaptive Equalization; Digital Signal Processing; 【中文摘要】 随着海洋开发的发展,对无人水下航行器(UUV)的需求迅速增加,对 UUV 的研 究受到广泛重视。利用海洋水声信道进行数据信息传输的远程水声通信技术是 UUV 研究的 关键技术之一。水声信道恶劣
7、的传输特性使得在海洋中实现远距离、高速率、高可靠的信水声信道恶劣的传输特性使得在海洋中实现远距离、高速率、高可靠的信 息传输成为富有挑战性的研究课题。息传输成为富有挑战性的研究课题。 本论文是对无人水下航行器中应用到的远程水声通信 技术进行研究。论文首先对海洋水声信道特性进行研究:介绍水声信道传输特性及其对远程 水声通信的影响;介绍了常用的两种水声信道模型,并利用射线模型计算了信道参数;给出 4 种多径信道模型。在水声信道分析的基础上,根据远程无人作战平台对水声通信系统的技术 要求,提出了基于 MC-PSK 调制方式的远程水声通信系统方案,讨论了方案实现过程中的几种 关键技术。着重研究远程水声
8、通信系统中的均衡技术:介绍了均衡器结构与自适应算法;根据 水声信道的特点设计了适合于远程水声通信系统的自适应均衡器结构,给出了均衡器的仿真 结果。对系统同步和信道估计及多普勒估计与补偿技术也进行了深入研究:采用两重相关来 完成码元定时和信道估计;采用块估计方法估计多普勒频移,利用线性插值方法进行多普勒频 移的补偿。对远程水声通信系统的总体. 【英文摘要】 With the rapid exploitation of ocean, the need of unmanned underwater vehicle (UUV) increases rapidly, and attracts much
9、attention to the research of UUV. Underwater acoustic communication technique over long-range underwater acoustic channel is one of the key techniques of UUV. Because of the adverse characteristic of underwater acoustic channel, it becomes a challenge for long-range, high data-rate, high reliable in
10、formation transmission over underwater acoustic channels.Long-range underwater acoustic com.随着海洋开发的发展和国防建设的需要，水声通信特别是水声高速通信系统的研究越来越 受到重视。水声信道是传播特性恶劣的无线信道之一，是一个典型的带宽受限、时变衰落 信道，存在着时变的多径扩展，频率偏移以及随机相位起伏。水声通信系统必须要克服这 些不利因素带来的影响。 相位相干通信技术是一种提高带宽利用率的有效方法相位相干通信技术是一种提高带宽利用率的有效方法，但它在时变水声信道中的实现需要但它在时变水声信道中的实现需
11、要 有很好的载波同步、码元同步以及抗码间干扰有很好的载波同步、码元同步以及抗码间干扰(ISI)措施等，否则通信性能会急剧下降。随措施等，否则通信性能会急剧下降。随 着性能更佳的均衡技术和载波同步技术的出现，使得相位相干通信技术在高速水声通信中着性能更佳的均衡技术和载波同步技术的出现，使得相位相干通信技术在高速水声通信中 的应用已成为可能。的应用已成为可能。 本文对相位相干通信技术在水声信道中的应用进行了深入的研究。论 文首先对水声通信的发展进行了综述，分析了海洋水声信道特性，研究了水声时变信道的 仿真方法，采用统计方法建立了水声时变信道模型。在深入研究采用内嵌锁相环均衡(DFE- PLL)技术
12、的水声相位相干接收系统的基础上，针对水声信道衰落特性，设计了采用多信道 均衡技术的接收系统结构，针对水声信道中多普勒频移的影响，提出了联合使用多普勒频 移补偿技术和 DFE-PLL 技术的接收系统方案。论文讨论了各种系统方案. 【英文摘要】 With the rapid development of ocean exploitation and the need of national defense, the research of underwater acoustic (UWA) communications, especially high-speed underwater commu
13、nications, has drown much attention. The underwater acoustic channel is one of adverse wireless channel, characterized as a band-limited time-dispersive fading channel, and exhibits the characters of time-varying multipath propagation, frequency offsets and phase fluctuations。 Phase coherent communi
14、cations have higher ban.海洋水声信道的特性，给出了两种远程水声信道模型和相应的信道参数海洋水声信道的特性，给出了两种远程水声信道模型和相应的信道参数 首先在水声信道分析的基础上，构建了远程水声通信的系统设计方案，并对调制解调、信 道均衡等关键技术进行了说明。给出了应用在水声通信技术中的各种经典编码应用在水声通信技术中的各种经典编码的分析及仿 真.【中文关键词】 远程水声通信; 时延编码; 线性调频; 【英文关键词】 Long-range acoustic communication; Time delay coding; LFM; 【摘要】 本文研究了一种基于时延编码的
15、远程水声通信技术一种基于时延编码的远程水声通信技术 ,该技术利用线性调频该技术利用线性调频 (LFM) 信号矩形脉冲的时延值进行时延编码信号矩形脉冲的时延值进行时延编码 ,在接收端采用时延估计技术进行时延解码。初步的在接收端采用时延估计技术进行时延解码。初步的 海试结果表明海试结果表明 ,该技术可以实现该技术可以实现 80km 距离、距离、4 .6bit/s 数据率的信息可靠传输。数据率的信息可靠传输。 【英文摘要】 A kind of long-range acoustic communication technique is studied in this paper. This tech
16、nique uses different time delay values of the LFM pulse to code the transmitted information, and uses time delay estimation technique to perform decoding. The sea test results indicate that transmission of 4.6 bit/s over 80km distance can be achieved.言水声通信技术是当代海洋资源开发和海洋环境立体监测系统中的重要技术组成部分 ,也 是我国海洋高技术急待研究开发的项目之一。水声信道是一个十分复杂的时水声信道是一个十分复杂的时 -空空 -频变信频变信 道道 ,其主要特征为其主要特征为 :复杂性、多变性、强多途和有限带宽。对于远距离水声传输而言复杂性、多变性、强多途和有限带宽。对于远距离水声传输而言 ,传播传播 损失引起损失引起 随着人类在海洋中经济和军事活动的增加，各种潜器和水下
