差分Pattern时延差编码水声通信技术研究
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2019-12-29
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中国科技论文在线
差分 Pattern时延差编码水声通信技术研究
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殷敬伟
1,2
，张晓
1
，王宇
1*
基金项目：博士后基金项目(20090461313)；国家自然科学基金项目(60802060)；教育部高等学校博士点基
金项目(200802171061)；中央高校基本科研业务费专项资金资助(HEUCF100505)
作者简介：殷敬伟，（1980-），男，副教授，主要研究方向：水声通信，水下信号处理. E-mail:
yinjingwei@hrbeu.edu.cn
（1. 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，哈尔滨 150001；
2. 西北工业大学声学工程研究所，西安 710072） 5
摘要：基于传统 Pattern 时延差编码提出一种采用非固定码元宽度的差分编码方式（DPDS），
以相邻码元时间差值携带信息，利用不同线性调频信号来实现码元分割，不存在由相对运动
产生时间漂移的累积，具有较好的抗码间干扰和抗多普勒的能力。通过计算机仿真研究及湖
试试验，验证了 DPDS 系统可提高通信速率，可抑制信道多途效应产生码间干扰和多普勒效
应产生的时间漂移，具有很好的有效性和鲁棒性。 10
关键词：水声通信；Pattern 时延差编码；差分编码；多普勒
中图分类号：TN911.5
The Research on Differential Pattern Time Delay Shift
Coding Underwater Acoustic Communication
15
YIN Jingwei
1,2
, ZHANG Xiao
1
, WHANG Yu
1
(1. Science and Technology on Underwater Acoustic Laboratory, Harbin 150001;
2. Institution of Acoustic Engineering, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072)
Abstract: A differential pattern time delay shift coding (DPDS) system with a non-fixed code
width based on the traditional pattern time delay shift coding has been proposed . The information 20
is carried by the time delay between adjacent code element, the different linear frequency
modulation (LFM) signal is used for adjacent code division. The DPDS system has an ability anti
inter-symbol interference (ISI) and the Doppler effect. The computer simulation and lake tests
proved the DPDS system can improve the communication rate, inhibit the ISI caused by the
multi-path channel and anti the Doppler effect. It is proved that the system has an effectiveness 25
and robustness.
Keywords:
Underwater acoustic communication; Pattern time delay shift coding; Differential
coding; Doppler
0 引言 30
近年来随着人类海洋活动的增加，各种无人、载人潜器在海洋勘探开发领域发挥越来越
大的作用，而其与母船间的信息互通是依靠水声通信的，所以水声通信尤其是移动水声通信
技术逐渐成为了研究热点。在不同的应用场合，研究人员提出了各种各样的通信技术，不同
的技术都有各自的优缺点。诸如水声扩频通信技术
[1]
有着较强的抗干扰能力以及优越的码分
多址特性，但其通信速率较低；正交频分复用技术（OFDM）
[2]
可以实现较高的通信速率，35
但会面临多普勒频偏敏感等问题。Pattern 时延差编码通信（PDS）
[3-5]
属于脉位编码，利用
Pattern 码出现在码元窗的时延差值进行时延编码，能有效地抑制多途信道带来的影响。
PDS 采用的是固定码元宽度，利用码元的时间宽度在时域进行相邻码元的分割来抵消
多途信道引起的码间干扰，但是固定码元宽度一方面会带来一定程度上通信速率的下降，另
外就是当由于存在相对运动而产生时间压缩或展宽时，在接收端很难精确做到码元分割。差40
分调制、解调是无线电通信里面常用的方法，比如 DPSK，采用差分相干解调除了不需要恢
复相干载波外，在抗频漂能力、抗多途效应与抗相位抖动能力方面均优于绝对调制
[6]
。本文
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