基于Chirp-BOK擴頻的水聲通信系統(tǒng)

伊錦旺，朱　逸，王賢凌，陳祥捷，張佳敏

(1.廈門理工學(xué)院光電與通信工程學(xué)院，福建 廈門 361024；2.廈門大學(xué)水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點實驗室，福建 廈門 361005)

淺海水聲信道是一個十分復(fù)雜的無線信道，存在嚴重的多徑效應(yīng)和噪聲干擾，而且收發(fā)平臺的相對運動會產(chǎn)生較大的多普勒效應(yīng)。此外，水下通信系統(tǒng)中，聲波的工作頻率一般選取在較低頻段上，使得水聲通信的可用帶寬受到極大的限制。要在惡劣的水聲信道下，完成穩(wěn)定可靠高效的信息傳輸是當(dāng)前水聲通信研究的關(guān)鍵問題。擴頻技術(shù)具有抗多徑能力強、低信噪比、保密性髙等優(yōu)點，成為目前水聲通信技術(shù)的研究熱點。線性調(diào)頻(Chirp)信號是一種常見的非平穩(wěn)寬帶信號，其在時域和頻上的自相關(guān)性以及能量聚集特性，使得基于Chirp信號的擴頻通信方式具有良好的抗干擾能力和穩(wěn)健性，可用于水下復(fù)雜環(huán)境的通信[1]。Winklery[2]首次將其應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域，利用Chirp上掃頻和下掃頻信號傳輸二進制數(shù)據(jù)，即二進制正交鍵控調(diào)制(binary orthogonal keying，BOK)。近年來，Chirp-BOK已經(jīng)被證明是一種穩(wěn)健的水聲通信方式。Demirors等[3]利用Chirp-BOK調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)水下穩(wěn)健的通信反饋鏈路，以保證水下聲調(diào)制解調(diào)器參數(shù)的實時自適應(yīng)變化。Lee等[4]將Chirp-BOK通信方案應(yīng)用于超聲波頻段的傳輸，并在嚴重頻率選擇性衰落信道中實現(xiàn)可靠的遠距離傳輸。Neasham等[5]通過Chirp-BOK技術(shù)實現(xiàn)水下自主航行器之間的可靠通信，并通過海水實驗證明其方案不僅具有較低的算法復(fù)雜度，且具有良好的抗多徑和抗噪聲能力。……