水声跳频通信系统的设计与实现

Ｇ （ ＝ Ｆｐ上特殊的 ｑ进制 Ｂ Ｈ循环码嘲 Ｆｑ Ｏ （ ） ） Ｃ 。域 中
元素个数 ｑ Ｐ 为质数， 为任意整数 。 ＝， Ｐ ｒ 本文基于多
用户通信构造一种 Ｒ Ｓ码的子集，即非重复跳频序 列族。基带信息经过 ４ Ｓ Ｆ Ｋ调制， 码元宽度 ３ ｓ按 ｍ，
照 跳频序 列 跳变 进行 载 波调 制 ，经 ＤＡ和 放大 模块 由发射换 能器 发射 。 图三 为水 池 实验 接 收换 能器 接收 到 的跳频 信号
—
—
礁
接收换能器接收的信号经程控放大采样后 由数 字信号处理部分完成信号解码， 得到发射基带方位
信息 ， 图二 所示 。 如
外： 声ｆ
罡ｌ 『 ； ｉ 运
信
系
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『
设：
计 与’
图三 施加到基阵阵元载荷形式
实 觋．
图二 接 收处理 部分 原 理示 意 图
廖新研
Ｌｉｏ Ｘｉ ｙ ｎ ａ ｎ ａ
（ 海军驻 昆 明 ７ ５ 军代室 ， ０所 云南 昆明 ６０ ） ５ １ １ ８ （ ｖ＇Ｍｉｔｒ ｅｒｓｎａｖ ｆｃ ｎ ｎ ０ ｓｔｔ， ｕｎｎＫｕｍｉｇ６０ ） Ｎａｙ ｌａｙ ｐｅｅｔｉｅ ｉ ｅｎＫｕｍｉｇ７５Ｉ ｔｕｅＹ ｎ ａ ｎ ｎ ５ ｓ ｉ Ｒ ｔ Ｏｆ ｉ ｎｉ １８ １ 摘 要 ： 文 以工程 需求 开展 水声 跳 频通信 的研 究 ， 对复 杂信道 特 点提 出一套 适合 于 多途环 境 下 的水 本 针 声跳 频通信 方 法 ， 构建 了通信 系统 。 并 开发 数 字信号处 理算 法 ， 在水 池实验条 件 下 ， 实现 了跳 频编 码信 号 的解 调 ， 复 出基 带通信 信 息。 恢
关键词 ： 水声； 跳频通讯； 多途
中图分 类号 ：Ｎ９４ Ｔ １ 文献标 识码 ： Ｂ 文 章编 号 ：６ １４９ 一 ０ １１ ０６０ １７ －７２（ １）． ７ ．３ ２ ０
Ａ ｓｒｃ：ａｅｏ ｅｃｒ ｉ ｐｏｅｔ ｎ ｅｇｏｎ ， ｆ ｑ ｅｃ ・ｏ ｐｎ ｃｕ ｔ ｏ ｎ ｉａｉｎｓ ｓ ｍ ｗａ ｂ ｔ ｔ ｓ ｎｔ ｅｔ ｎ ｒｊｃ ｕ ｄｒｒｕ ｄａｒ ｕ ｎｙｈ ｐ ｉｇａ ｏ ｓ ｃｃ ｍｍｕ ｃｔ ｔ ｓ ａ Ｂ ｈ ａ ｅ ｉ ｏ ｙｅ
带信息编码信号。利用差值法做 Ｆ Ｔ进行 ４ Ｓ Ｆ Ｆ Ｋ解
～
Ｄ ｓ ９ ｎ ｍ ｌ ｍ ｎ ｉ ｎ ｏ ｒ ｑ ｎ ｙ ｈ ｐ ｏ ｍ ｎ ｃ ｔ Ｏ ｙ ｔｍ ｉ． ｎ ｅ ｗ ｔ ｒ Ａ ｏ ｓ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｆ Ｆ ｅ ｕ ｃ － ｏ ｉ ｇ Ｃ ｍ ｕ ｉ ａ ｉ ｉ Ｓ ｓ ｅ ｎ Ｕ ｄ ｒ ａ ｅ ｃ ｕ ｔ Ｃ ｏ ｎ ｌ
０ 引言 水声 通信 技术在 海 洋研究 、开 发和 国 防建 设 中 具有 重要 的意 义 。水 声信 道是 迄今 为止最 为复 杂 的
１ 水声 跳频通 信 系统
１１ 信 系统设计 ．通
发射信号由上位机Biblioteka Baidu出方位信息，经由数字信 号处理部分进行数字调制，模拟放大后通过发射换
能器 发出， 图一所 示 。 如
１ 算法实现 ． ２
Ｒ Ｓ码 即 Ｒ ｅ —ｏｏ ｎ码 ， ９ ０年 由 Ｉ ｅｄ ｅ ｄＳ ｌ ｍｏ １６ ． Ｒ ｅ Ｓ
和 Ｇ Ｓｌｍｏ ｏｏ ｎ提 出的 一种 纠错 码 ， 一 种在 有 限域 是
图 四 捕 获 到 的 同步信 号频 谱 图 解跳。 将解 跳后 的包 络信 号 通 过低 通 滤波 器 ， 到基 得
ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓＴｈ ｌ ｏ ｔｍ ｓ ｄ ｏ ｉ ｉａ ｉ ｎ ｌ ｒ ｃ ｓ ｓｄ ｖ ｌ ｐ ｄＡｍｕ ｅ ｆｅ ｐｅ ｍｅ ｔ ｒ ａ ｒｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ． ｅ ａｇ ｒ ｈ ｂａ ｅ ｎ ｄ ｇ ｔ ｌ ｇ ａ ｏ ｅ ｓｗａ ｅ ｅ ｏ ｅ ． ｉ ｉ ｓ ｐ ｍｂ ｒｏ ｘ ｒ ｉ ｎ ｓｗｅ ｅ ｃ ｒｉｄ
ｏ ｔ ｎ ａ ｅ ｈ ｉ ｔ ｒ ａ ｋ ａ ｄ ｃ ｒａｎ ｆ ｌ ，ｎ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ ｒ ｃ ｉｖ ｄ ｕ ｎ ｃ ｏ ｃｗａｅ ｎ ｎ ｅ ｉ ｅ ｄａ ｄ ｇ ｏ ｅ ｕ ｔ ｗｅ ｅａ ｈ ｅ ｅ ． ｉ ｔ ｔ ｉ ｓ
Ｋ ｙ ｒ ｓ Ｕｎ ｅ ｗａｅ ｏ ｓｉｓ ｒｑ ｅ ｃ － ｏ ｐｎ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｅ ｗｏ ｄ ： ｄ ｒ ｔｒ Ａｃ ｕ ｔ ；Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ－ ｐ ｉｇＣｏ ｃ ｈ ｎｃ ｔ ；Ｍ ｕｔ－ａｈＦ ｄｎ ｏ ｌ・ ｔ ａ ｉｇ ｉ ｐ
无线通信信道之一，由多途引起的信号衰落和码间
干扰 是影 响水 下通 信质 量 的主要 因素 。跳频 是扩展 频 谱 通信 的一 种重 要方 式 ， 具有较 强地 抗干 扰 、 其 抗
噪声 、抗多途能力 以及保密性好和易于实现码分多 址等特点 】 。本文构建了抗多途水声跳频通信系统， 并经过通信实验验证， 取得了较好的实验结果， 已经 在工程系统上得到应用。
ｃ ｎ ｔｕ ｔｄ ｎ ｉ ｌｍ ｅ ｔ ｄ ｙ ｎ ｌ ｚ ｎ ｔ ｅ ｈ ｓ ａ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｎ ｆｄ ｎ ｍｕ ｔ ｐ ｔ ｓ ｔ ｔ ａ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ａ ｄ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｂ ａ ａｙ ｉ ｇ ｈ ｐ ｙ ｉ ｌ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｃ ａ ｄ ａ ｉ ｇ ｃ ｔ ｌ — ａｈ ｔ ｉ ｉ ｌ ｉ ａ ｓｃ
本 文通过 硬件 通信 系统 的搭 建，研 究跳 频信号
的编码和信号处理的算法。利用数字信号处理芯片
对雷 位 指示部 件进 行水 池通 信实 验分析 ， 并采样得
到数据经过同步捕获后， 将跳频信号解跳， 之后利用 插值法进行频谱分析解得信息码元， 完成系统实验。 图一 信号编码发射部分原理示意图