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随着海洋开发的发展和国防建设的需要,我国对水下无线信息传输技术的要求越来越迫切。水声通信是目前实现水下中、远程无线信息传输的唯一手段,但水声信道是一个十分复杂的时空频变随机多径信道,水声通信系统必须要克服这些不利因素带来的影响。
互补码键控调制解调(CCK)是一种编码调制技术,它把扩频、信道编码和调制作为一个整体进行设计,从而提高系统的整体性能,同传统的扩频相比,在带限信道中,它对传输速率影响小,且可变速率,1999年被WLAN IEEE802.11b提出,本文将这种无线技术运用到水声通信中。单载波频域均衡技术(SC-FDE)是结合单载波传输和正交频分复用(OFDM)技术的优点发展起来的一种新的宽带无线技术,它采用循环前缀和频域均衡消除多径信道对信号的影响,避免了单载波时域均衡(SC-TDE)复杂度大和OFDM技术峰值平均功率高的不足;通过仿真表明,SC-FDE系统在抗多径方面非常强,但抗噪声干扰方面略显不足,而CCK码抗噪声干扰能力非常强,但抗多径能力较差,于是论文将两者相结合,提出了CCK-SCFDE系统,以期在抗多径和干扰方面获得更优性能。
论文首先分析了浅海水声信道的特性,给出了本文所使用的信道模型;研究了CCK-SCFDE系统的关键技术,包括(相移键控)PSK、扩频技术、CCK、均衡技术、SC-FDE、信道估计算法、独特字(UW)序列,并对其中的QPSK、CCK、SC-FDE进行了仿真研究。在此基础上,利用Matlab设计和实现了CCK-SCFDE系统,在高斯多径信道环境下进行了算法仿真,对比了CCK-SCFDE系统和SC-FDE系统的性能,仿真结果表明论文给出的CCK-SCFDE系统综合了CCK和SC-FDE的优点,比SC-FDE系统拥有3dB左右的增益,具备更好的系统误码性能。最后在进行了水池试验,验证了仿真的结果。结果表明,论文给出的CCK-SCFDE系统在水声通信中是行之有效的。