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跳频通信技术在网络鱼雷中的应用研究

作　者: 刘磊
导　师: 冀邦杰；董春鹏
学　校: 中国舰船研究院
专　业: 水声工程
关键词: 网络鱼雷水声通信信道模型非相干跳频通信纠错编码
分类号: TN97
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

网络鱼雷是适用于未来网络中心战作战模式的信息化、网络化新型鱼雷,是未来鱼雷发展的重要方向之一。水声通信技术作为网络鱼雷关键技术之一,它的研究为网络鱼雷与信息节点之间的水下信息可靠传输提供了重要的技术保障。本论文结合在研项目“网络鱼雷远程水声通信技术研究”而开展。针对网络鱼雷的特性,对FH/MFSK技术、纠错编码技术、跳频同步技术进行了深入的理论研究、计算机仿真和外场试验,为跳频通信系统在网络鱼雷中的应用进行了有益的探索。本文主要工作与成果如下:(1)完成了网络鱼雷水声通信信道特性的理论分析,针对其复杂多变和强多途特点,建立了包括时变衰落、多途干扰和加性高斯白噪声干扰的水声信道模型,并对所建模型进行了仿真分析。(2)根据网络鱼雷水声通信的特点,从各个方面比较分析选择了跳频技术作为本论文的主要通信方式,并对其系统原理、参数选择、数学模型进行了研究分析。在此基础上设计了一种采用非相干FSK调制的适用于网络鱼雷的水声跳频系统方案(FH/MFSK技术),并在已建信道模型下进行了系统仿真分析。(3)研究了纠错编码技术。针对RS码、卷积码和串行级联码三种不同编码以及串行级联码中交织技术的特点,在已建立的跳频水声通信系统模型下进行了仿真,给出了不同情况下的仿真结果并进行了对比分析。(4)研究比较几种同步方法。对比不同同步捕获方式,设计并实现了一种采用相关检测方法的同步头方案实现跳频水声通信中的同步捕获。(5)针对设计的跳频水声通信系统,进行了相应的水池测试以及外场试验,并对实验的数据进行了处理分析。结果表明:本文所设计的跳频水声通信系统在远距离通信时,具有抗多途,抗码间干扰等优点,比较国内相关研究成果,在远程浅水复杂信道情况下的误码率性能具有一定优势,是适用于网络鱼雷的通信特点通信系统。对网络鱼雷水声通信工程应用有重要指导意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章前言  10-16
  1.1 网络鱼雷概念及需求背景  10-11
  1.2 水声通信的国内外研究进展概况  11-14
    1.2.1 国外水声通信的研究进展与现状  11-14
    1.2.2 国内水声通信的研究进展与现状  14
  1.3 论文的主要研究内容  14-16
第二章水声信道特性分析及建模  16-36
  2.1 浅水水声信道物理特性  16-24
    2.1.1 海洋中的声速与声速结构  16-17
    2.1.2 海洋中的传播损失与带限特性  17-21
    2.1.3 海洋中的环境噪声  21-22
    2.1.4 浅水声信道的时间扩展特性  22
    2.1.5 浅水声信道的多普勒扩展特性  22-23
    2.1.6 水声信道与无线通信信道比较  23-24
  2.2 水声通信链路预算  24-25
    2.2.1 系统带宽与频率、距离的关系  24-25
    2.2.2 信道容量预测  25
  2.3 浅水水声通信信道模型与仿真  25-35
    2.3.1 确定性信道模型与仿真分析  26-29
    2.3.2 线性时变信道模型与仿真分析  29-35
  2.4 本章总结  35-36
第三章跳频水声通信系统原理  36-50
  3.1 扩频通信技术  36-38
  3.2 跳频通信系统原理  38-43
    3.2.1 跳频系统的基本原理  38-40
    3.2.2 跳频系统的主要参数  40-43
  3.3 跳频系统数学模型分析  43-44
  3.4 跳频水声系统设计方案及仿真  44-49
  3.5 本章总结  49-50
第四章跳频水声通信编码技术  50-63
  4.1 信道编码理论  50-51
  4.2 几种不同的编码技术  51-55
    4.2.1 RS 码  51-52
    4.2.2 卷积码  52-53
    4.2.3 串行级联码  53-54
    4.2.4 交织技术  54-55
  4.3 不同编码技术的仿真及分析  55-62
    4.3.1 RS 码仿真  55-57
    4.3.2 卷积码仿真  57-59
    4.3.3 串行级联码仿真  59-60
    4.3.4 交织器仿真  60-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章跳频水声通信同步技术  63-71
  5.1 不同同步方法的比较  64-67
    5.1.1 外同步法  64
    5.1.2 自同步法  64-67
  5.2 系统同步设计  67-70
    5.2.1 线性调频信号  68-69
    5.2.2 具体同步设计  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章跳频水声通信系统实验  71-84
  6.1 跳频水声通信实验系统  71-73
  6.2 实验方法  73-74
  6.3 信道特性实验数据处理结果分析  74-80
    6.3.1 环境噪声特性分析  75-76
    6.3.2 水声信道多途扩展特性分析  76-78
    6.3.3 水声信道多普勒扩展特性分析  78-80
  6.4 跳频信号试验结果分析  80-83
    6.4.1 测量信噪比  81
    6.4.2 Com 系列误码率统计  81-83
  6.5 本章小结  83-84
第七章全文总结  84-86
致谢  86-87
参考文献  87-91
攻读硕士学位期间发表的学术论文  91

跳频通信技术在网络鱼雷中的应用研究

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