水聲通信網(wǎng)及多址接入技術(shù)的研究.pdf

1、由于通過無線浮標(biāo)，水下聲通信網(wǎng)可接入到現(xiàn)有的立體信息網(wǎng)中，從而形成真正的覆蓋全球的立體信息網(wǎng)，故近年來，隨著世界各國海洋開發(fā)步伐的加快，水下聲通信網(wǎng)的研究成為世界各國科學(xué)家的熱點(diǎn)研究課題。 水聲通信網(wǎng)研究面臨的主要困難是：海洋聲信道的長(zhǎng)延時(shí)、可用頻帶有限、嚴(yán)重的時(shí)變多途影響、功耗限制、網(wǎng)絡(luò)安全性等。我國水下數(shù)字通信技術(shù)的研究起步于八十年代中后期，目前水下通信網(wǎng)絡(luò)的研究尚未有取得實(shí)驗(yàn)成果的報(bào)道。因此，迅速開展對(duì)水下通信網(wǎng)的研究具有

2、重大意義。 本文研究了水聲通信網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，研究了通信網(wǎng)的碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中幾種不同的擴(kuò)頻序列及其相關(guān)性，重點(diǎn)對(duì)三種不同多載波CDMA接入技術(shù)進(jìn)行了研究，在分析水下無線通信的特殊環(huán)境后，選擇了OFDM與CDMA技術(shù)結(jié)合的MC-CDMA技術(shù)為本研究的水下通信網(wǎng)的多址接入技術(shù)，并選擇適合的傳輸方式及相關(guān)協(xié)議構(gòu)建了一個(gè)水下通信網(wǎng)MC-CDMA傳輸系統(tǒng)。 本文利用matlab仿真工具，研究了m序列以及Gold

3、序列的相關(guān)特性，完成了MC-CDMA水聲通信系統(tǒng)在高斯信道、多徑確定性信道下的節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳送，得出了各種不同信道下該系統(tǒng)的仿真結(jié)果： 1.在多徑確定性信道下的誤碼率明顯要大于在高斯信道中的誤碼率，隨著PN碼長(zhǎng)的增大，系統(tǒng)的誤碼率會(huì)減小。 2.隨著PN碼長(zhǎng)的增大，系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)加倍，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性增加，降低系統(tǒng)的傳送數(shù)據(jù)的速率。 本文還仿真了MC-CDMA水聲通信系統(tǒng)在理想信道以及多徑確定性信道下多個(gè)用戶同

4、時(shí)接入信道時(shí)，系統(tǒng)分別采用m序列以及Gold序列進(jìn)行解調(diào)后的系統(tǒng)的誤碼率。以及在Simulink環(huán)境下仿真了數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議MACAW。 本文同時(shí)采用實(shí)驗(yàn)室自行研制的水聲通信系統(tǒng)DSP硬件平臺(tái)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室水池試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與軟件仿真的情況相同：隨著PN碼長(zhǎng)的增大，系統(tǒng)的誤碼率會(huì)減小。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：子載波數(shù)目N的進(jìn)一步增大帶來了系統(tǒng)誤碼率的大大改善，然而隨著由此引起的系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，系統(tǒng)處理與傳送信息的速率也下降了許