水声通信

概述水声通信的特殊性国内外研究现状新兴技术工程应用发展与展望报告内容一、概述理论基础：①通信原理（调制解调、编译码、码间干扰）；②信号处理；③信道与换能器。使命任务:①水声遥控;②水声语音传输;③水下图像及数据、报文等。水声通信的特殊性：①多途信道与码间干扰；②频率低、带宽窄、信道容量有限；（香农定理）③由信道引起的信号起伏严重；（与调制与编码方式的关系）④信道及干扰的时变空变性。（相干多途）⑤声速远小于光速。传播时间长。⑥多普勒的影响。国内外研究现状：①早期：FSK非相干检测为主；技术成熟度高，缺点是带宽利用率低，传码率极度受限。②提高带宽利用率、传码率；③提高远程传输能力；④提高保密性。⑤水下组网通信。⑥有效性与可靠性正交频率调制复用技术（OFDM）；扩频技术；（直扩DSSS、跳扩FHSS）；脉位调制与时延差编码技术；同步技术（时间、频率同步）；信道均衡及其它匹配技术；差错控制及纠错编码技术；保密通信技术。水下通信组网技术。新型技术多载波并行调制；各路子载波的已调信号频谱部分重叠；正交性，接收端可完全分离。△f=1/T;各路子载波的二次调制制度可以不同；优势：数据率高；实现：分帧+串并+编码映射+IDFT+并串+DA+混频；目前存在主要问题：频率同步（多普勒）。OFDM宽带发射、相关接收、保密性；直接序列扩频（DSSS）：伪随机序列编码跳频扩谱：伪随机序列控制频率跳变。差分跳频扩谱：频率转换函数控制跳频图案。优势：抗码间干扰能力强，保密性好。缺点：数据率受限主要问题：误码的传递性。扩频技术LF信号、相关接收；大时间带宽积、高时间分辨力；与其它技术结合，组合调制；高可靠性；受信道时延扩展影响及声线弯曲影响；数据率取决于时延估计能力及编码脉冲的相关性。脉冲位置调制及时延差编码技术自适应信道均衡；时间反转镜（空域匹配滤波）；匹配场处理技术；空间分集技术；定向发射或接收技术。码间干扰抑制技术信道带宽窄、声速低极大限制了水下组网能力。提高信道利用率。多址干扰抑制技术。陆网、电网不能简单扩展到水下。迄今为止，国内外的水下组网能力均也不能满足基本的应用需求。水声网络通信技术浓厚的军事背景。隐身的必要性；信道的双面性（限制与利用价值）；码书与码本。体制的保密性价值。保密的天敌—解密技术。保密通信技术展望水声通信技术是提升海上集团作战能力的关键技术环节之一。只有性能稳健的水声通信技术才有可能在水声环境中得到广泛的工程应用。科学而充分的利用信道信息及资源、建立与水声环境匹配的通信体制、调制方式及编译码策略是提升水声通信技术发展水平的希望所在。信号、信道、换能器、调制解调器、编译码及信号处理技术在工程系统中进行统筹的匹配设计，将是未来水声通信系统性能取得突破性进展的重要方向。谢谢！