基于分频带传输的单载波水声通信技术研究.pdf

【摘要分析】 本文主要探讨了基于分频带传输的单载波水声通信技术，针对正交频分复用(OFDM)技术存在的高峰均功率比和对多普勒频偏敏感的问题，提出了一种新的解决方案。该方法将较宽的通信频带划分为若干个子带，并在子带之间插入保护频带来消除载波间的干扰。通过水声通信试验，研究者发现将发射换能器的频带划分为两个子带，每个子带带宽为2.25 kHz，子频带保护间隔为0.75 kHz，载波频率分别为3 kHz和6 kHz。在接收端，采用了被动时间反转镜联合判决反馈均衡器的结构来抑制码间干扰。 【技术细节】 1. **分频带传输**：该技术是将总的通信频带分割成多个窄带子频带，每个子频带可以独立进行数据传输。这种方法有助于减少因多普勒频偏引起的干扰，提高了通信系统的抗干扰能力。 2. **单载波通信**：与OFDM技术不同，单载波系统使用一个单一的载波频率进行数据传输。在本文中，通过分频带传输的方式，单载波能够在更稳定的环境下工作，降低了峰均功率比，减少了对多普勒频偏的敏感性。 3. **被动时间反转镜**：这是一种信号处理技术，用于改善水声通信中的信号质量。通过被动时间反转镜，可以将接收到的信号进行逆向处理，从而增强信号的聚焦效果，提高接收端的信号强度和信噪比。 4. **判决反馈均衡器**：在接收端，判决反馈均衡器用来抵消码间干扰，确保在高速数据传输中保持低误码率。它根据前一次的判决结果调整当前符号的解码，以减小连续符号之间的干扰。 5. **通信速率与距离**：在3 km、5 km和7 km的不同距离上，试验数据显示通信速率为9 kbit/s，且保持了低误码率的数据传输。这表明该系统具有良好的远距离传输性能和稳定性。 6. **8相移键控(QPSK)**：文中提到的8相移键控是一种高效的调制方式，它可以利用一个载波的相位变化来传输更多信息，同时在一定程度上平衡了功率效率和抗干扰能力。 【总结】 本文的研究成果为水下高速通信提供了一种可行的技术方案，通过分频带传输和特定的接收机结构，实现了在不同距离下的高速、低误码率通信。这一技术对于提高水声通信的稳定性和效率具有重要意义，尤其适用于需要应对多普勒频偏和功率效率挑战的水下环境。同时，这一方法也为未来的水声通信系统设计提供了理论和技术参考。