基于FRFT的Chirp水声扩频通信技术研究

【摘要】浅海水声信道是一个极其复杂的无线信道,其信道参数随着时-空-频的变化而随机变化,存在强多径干扰、带宽窄、随机噪声和多普勒频移等特征,要在这样环境恶劣的信道下,实现可靠和有效的通信传输面临着巨大的挑战。所以研究一种可以抵抗低信噪比、多径衰落以及多普勒频移等影响,仍能保证一定信息传输速率的可靠传输技术是十分必要的。本文研究了基于Chirp信号的水声扩频通信技术,具有很好的抗噪性能和抗多径特性。首先提出一种基于Chirp信号的帧同步结构,验证了该帧同步优异的同步性能,保证了通信系统接收端的正确解调。接着研究基于分数阶傅里叶变换(FRFT)解调的Chirp单载波与多载波的调制系统,以及利用去斜压缩解调的Chirp扫频-扩频系统。在上述系统理论仿真的基础上,将各个通信系统的调制解调集成到设计的MatlabGUI界面上。最后对通信系统进行加噪测试、水池多径实验及海测实验,验证本文所设计的通信系统的抗噪性能和抗多径特性,实验结果表示,基于Chirp信号的扩频通信系统具有较好的抗噪和抗多径性能。论文的主要工作如下：1.系统地介绍国内外Chirp扩频技术的发展现状和研究概况。2.并提出一种适用于水声通信的帧同步结构,仿真测试在不同信道条件下的同步性能。3.系统介绍Chirp扩频技术,对Chirp单载波的高阶调制技术进行研究,接收端采用FRFT解调,为抵抗多径信道的频率选择性衰落,提出基于多载波技术的Chirp扩频调制技术,对比分析Chirp单载波与多载波的系统性能。4.针对水声强多径的特点,研究一种抗多径的Chirp扫频-扩频系统,分析不同信道参数对系统的影响,并提出了一种结合FRFT解调的MFSK-Chirp扫频-扩频系统,进一步提高系统的传输速率。5.在上述理论分析和仿真测试基础上,将通信系统集成到MatlabGUI界面,进行抗噪测试、水池多径实验和海洋测试实验,验证系统性能。
【作者】王文俊；
【导师】袁飞；
【作者基本信息】厦门大学，通信与信息系统，2014，硕士
【关键词】帧同步；Chirp扩频；FRFT；扫频-扩频；

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