希爾伯特黃變換在水聲通信中的應(yīng)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(guān)鍵部分是經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法(Empirical Mode Decomposition,簡稱EMD),任何復(fù)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(jìn)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(dá)式。
　　 HHT作為一種新的信號分析方法,已逐步應(yīng)用到非線性系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)、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(lǐng)域。而將HHT應(yīng)用于通信領(lǐng)域還未見文獻(xiàn)報道。本文將HHT方法應(yīng)用于水聲通信中,研究這種方法的可行性是本文的重點(diǎn)。
　　 本文首先詳細(xì)闡述了HHT的思想和實(shí)現(xiàn)方法及HHT中的相關(guān)問題。然后結(jié)合具體實(shí)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(diǎn),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(diǎn)是保密性好。
　　 以本文提出的新方法作為調(diào)制方式,結(jié)合RAKE接收技術(shù)和RS糾錯編碼,構(gòu)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(jié)果,結(jié)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(jī)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(jìn)一步驗(yàn)證HHT水聲通信系統(tǒng)針對實(shí)際通信環(huán)境的有效性、穩(wěn)定性,做了水池試驗(yàn)和湖上試驗(yàn),文中分析了水池試驗(yàn)數(shù)據(jù)和湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)。綜合理論研究、仿真分析及試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了將HHT方法應(yīng)用在水聲通信中是可行的。
　　 最后,本文給出了基于定點(diǎn)數(shù)字信號處理器(DSP)的HHT調(diào)制解調(diào)過程的實(shí)現(xiàn)步驟。結(jié)合DSP的內(nèi)存和實(shí)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(jié)合實(shí)際編程總結(jié)了DSP的優(yōu)化