【摘 要】
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21世纪20年代,人类步入5G时代,无线通信的发展已经给人类带来了极大的便利,相较于无线通信,水声通信则还远远无法满足人类在水下通信的需求。水声通信技术是目前需求高且发展空间大的一个热门方向。本文针对水声通信的发展历史以及现状,发现水声通信调制技术存在通信速率低,频带利用率低,误码率高等缺点,另外水声信道的多径效应和时变特性也很大程度地制约着水声通信技术的发展。在此背景下,本文提出一种“基于正交啁
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21世纪20年代,人类步入5G时代,无线通信的发展已经给人类带来了极大的便利,相较于无线通信,水声通信则还远远无法满足人类在水下通信的需求。水声通信技术是目前需求高且发展空间大的一个热门方向。本文针对水声通信的发展历史以及现状,发现水声通信调制技术存在通信速率低,频带利用率低,误码率高等缺点,另外水声信道的多径效应和时变特性也很大程度地制约着水声通信技术的发展。在此背景下,本文提出一种“基于正交啁啾导频方法的Chirp-MFCSK系统”,并对其性能加以分析仿真。本文提出的“基于正交啁啾导频方法的Chirp-MFCSK系统”主要分为两大部分,一是“Chirp-MFCSK 系统”（Chirp-Multi Frequency Cyclic Shift Keying）,该系统是基于有着良好相关特性以及扩频增益的线性调频信号（又称Chirp信号）的一种双维度数字调制技术。本文的Chirp-MFCSK系统利用了 Chirp信号本身具有的时频增益特性,在频率维度和时延维度两个相互正交的维度对Chirp信号进行数字调制。这种双维度调制的方式不同于传统的频移键控（FSK）和循环移位键控（CSK）,而是将两者结合,在互不干扰的情况下增加了通信系统的资源利用率,在不降低系统性能的情况下提高通信速率。本文在AWGN信道和水声多径信道下对Chirp-MFCSK系统进行仿真,结果表明Chirp-MFCSK在两种信道下都有着比传统单维度调制更优的误码率性能。为了更好地适应时变的水声信道,本文又提出一种“正交啁啾导频”方法,该方法利用了啁啾（Chirp）信号良好的正交特性,利用两个独立支路分别发送相互正交的啁啾信号,同时进行通信和信道估计。这种方式不仅能够提高信道估计结果的实时性,也能省去为了信道估计而进行的导频传输时间,提高了通信速率。根据本文研究表明,基于正交啁啾导频方法的Chirp-MFCSK系统,利用本文提出的“短时迭代匹配相关信道估计法”可以准确地得出信道的冲击响应,并且在引入虚拟时间反转镜方法后,进一步地提高了系统性能。
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