一、扩频技术在水下声通信系统中的应用（论文文献综述）
李昂迪[1]（2021）在《基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统设计理论研究》文中研究指明“十四五”规划纲要指出:发展海洋装备等战略新兴产业,发展海洋经济,建设海洋强国。水声通信是研制海洋装备的关键技术之一。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）在水声通信（Underwater Acoustic Communication,UWA）中具有广阔的应用前景。快速傅里叶变换由于其低复杂度和易于实现而被用作OFDM技术的主要手段。然而,水下声信号的有效信息通常集中在狭窄的频带中。因此,将FFT算法用作水下声OFDM信号解调算法将导致实际有效信息所在的频带的频谱分辨率过低的问题,这将导致实际解调将受到由栅栏效应引起的频谱泄漏和频谱失真的影响,这导致水下OFDM通信系统的声学遭受许多限制,例如窄带干扰。结果,限制了水下声OFDM系统的性能改进。本文针对水声通信物理层调制解调算法的栅栏效应的问题研究了选带傅里叶变换（Zoom Fast Fourier Transformation,ZoomFFT）算法在水声OFDM系统中的应用。本文首先详细研究了ZoomFFT算法的原理及实现。本文详细的比对了ZoomFFT算法的性能和FFT算法的性能的相同点和差别。接下来本文又详细的探究了ZoomFFT算法和FFT算法对通信信号的影响。在完成对ZoomFFT算法原理的研究后。本文开始研究在OFDM通信体制下如何使用ZoomFFT反变换调制发送信号,如何使用ZoomFFT是算法处理接收信号。并详细分析了加入ZoomFFT算法后对整个通信系统产生的影响。最后本文根据前面对ZoomFFT的研究设计了基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统。最后本文采用厦门五缘湾实测信道数据和吉林松花湖实测信道数据作为参数值代入水声信道模型中建立仿真信道模型,通过仿真实验的手段测试通信系统的性能。得到了通信系统的性能指标。接着在真实信道环境下对本文提出的通信系统的性能进行了实验,实验结果与预期相符。本文提出的基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统,通过使用ZoomFFT算法替代FFT算法实现OFDM通信体制。通过引入ZoomFFT消除水声通信中由频谱失真和栅栏效应引起的窄带干扰等问题。进一步的提高了水声OFDM通信系统的性能。随着人类对海洋的进一步的探索带来的日益增长的对高性能的OFDM通信技术的需求。基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统将为满足人们对更高性能的通信系统的追求提供一种思路。
陈慧明[2]（2021）在《移动水声扩频通信技术研究》文中研究说明水下信息交互主要采用的就是水声通信技术,而在移动水声通信中,多径干扰和多普勒效应是影响通信的主要因素。为了克服以上问题,实现可靠的水声通信,本文采用直接序列扩频技术并在此基础上进行研究。直扩系统有一定的抗多径干扰和抗噪声能力,能够在负信噪比下完成水下信息的可靠传输。对于移动水声通信中出现的多普勒频偏问题,研究了二阶差分编码技术并分析推导了该技术的多普勒性能上限,再通过编码和基于质数算法的分块交织技术提升通信系统的可靠性。在移动水声通信系统里,如果相对运动速度较大,二阶差分编码不能抵消多普勒频移带来的时域上对信号造成的压缩扩展影响,这时候会导致同步不准确,解调信号误码问题。考虑到Chirp信号优良的相关性能和抗多普勒能力,将Chirp信号作为同步头研究多普勒因子估计和帧同步算法,重点研究了基于正反扫频HFM信号的算法并通过仿真比较得出该算法性能最优。利用多普勒因子估计和帧同步算法能够准确估计出较大的相对运动速度并进行多普勒补偿,但是实际运动中不能保持绝对匀速,而通过二阶差分编码技术可以将前者补偿以后残留的多普勒频偏给抵消掉,不需要使用其它的补偿手段,降低了系统的复杂度。针对水声信道的多途问题,研究虚拟时反镜技术,利用时反镜对信道的自适应匹配,实现信道聚焦,提高主径峰值能量,减小旁瓣能量来抑制码间干扰。虚拟时反镜技术需要准确的估计信道才能有比较好的均衡效果,因此研究了基于压缩感知理论的匹配追踪、正交匹配追踪的信道估计算法。通过仿真论证,利用正交匹配追踪算法估计信道进行虚拟时反的扩频通信系统有效提高了信息传输的可靠性。最后,对二阶差分扩频通信系统性能进行实验验证,在信道水池进行了移动水声通信实验。当收发双方存在相对运动时,利用Chirp信号做同步头进行了多普勒估计、粗补偿和帧同步,二阶差分编码技术抵消残留多普勒因子的通信系统性能表现良好。同时也实验了虚拟时反镜技术对通信系统的性能提升表现优良,进一步验证了仿真的结论。
陈龙[3]（2021）在《移动水声扩频通信RAKE接收机关键技术研究》文中研究表明水下远距离通信存在诸多困难,如通信节点移动产生的多普勒效应、海底等反射产生的多途效应和接收信号的低信噪比,需要研究一种在水下复杂信道环境下能够克服这些问题以保证水声通信可靠传输的技术。扩频技术具有抗多径能力强、低信噪比通信、难截获等优点,是水下长距离、高保密通信的重要技术。多普勒估计补偿、多径信道估计、RAKE接收机等技术的研究可以保障移动水声扩频通信的稳定运行。论文针对水下通信环境和通信系统,首先建立了水声信道模型,研究水声通信信号在水声信道中多普勒和多途效应对传输信号的影响,其次研究分析了扩频通信系统,包括扩频系统结构、扩频码捕获、载波同步,分析扩频系统低信噪比传输和抗多径能力。针对水声通信端移动产生的多普勒效应,研究了基于匹配滤波法和基于模糊函数法的多普勒估计,分析讨论了不同条件下两种算法的估计精度。在算法运算量一定的前提下,设计了一种基于匹配滤波法和模糊函数法的联合多普勒估计算法,适合于快速移动的水声目标通信,具有较高的估计精度。针对RAKE接收机系统中重要的水声信道时延估计问题,研究了基于压缩感知（CS）的信道估计算法,并与单载波系统中常用的LS信道估计算法进行了仿真对比,此信道估计法要求信噪比较高。针对扩频系统在低信噪比下通信的特点,进一步研究了基于小波变换的自适应信道时延估计算法,并与传统的信道时延估计法做了比较。针对扩频系统的抗多途能力,研究了扩频系统下的RAKE接收机技术,分析RAKE接收机的基本原理,RAKE接收机系统在不同路径选择法下的性能比较,包括理想RAKE（ARAKE）、选择性RAKE（SRAKE）和部分RAKE（PRAKE）系统,以及不同合并方式及不同抽头数对RAKE接收机性能的影响;针对水下多途衰减程度不一的情况,设计了自适应混合RAKE接收机方案,它能够自适应地选择最佳接收机,与传统接收机类型相比在复杂水下环境下具有更好的性能,而又不会增加设计的复杂性。
李集照[4]（2020）在《组合扩频多载波水声通信系统的设计与实现》文中提出随着海洋油气资源开发力度的加大,因平台溢油、井喷事故及材料老化等问题不仅对国家造成巨大的经济损失和人员伤亡,同时也对当地环境造成巨大的污染。因此开展海洋石油平台的实时监测与预测、及时处理危险因素,提高平台的可靠性,具有一定的工程应用价值。本文根据水声信道特性,结合多载波通信技术、组合扩频技术及混沌通信技术开展了一种高速水下通信系统研究与设计。本文针对海上石油平台监测数据种类繁多与数据高速可靠传输的需求,采用扩频技术应对水声信道多径时延、噪声干扰等因素干扰,保证数据传输的可靠性,并结合组合扩频技术和多载波技术构建组合扩频多载波系统,在一定程度上解决了扩频系统传输速率和带宽利用率低的问题。此外,利用混沌序列构建扩频序列,拟提高系统的抗干扰、抗混叠及抗噪声等方面的性能,保证水声通信系统的可靠性和传输速率。通过对水声信道环境进行建模仿真,进一步验证了改通信系统的可靠性。本文针对数据解调的核心是相关运算的实现,采用重叠保留法实现混沌扩频序列与采样序列的实时相关运算,并提出分频相关运算模式解决采样后超长混沌原始序列与无限长序列的相关运算问题,通过分频叠加的运算方式转换为短序列与无限长序列的相关运算。并通过频域变换法和硬件加速算法,进一步降低相关运算量和运算时间,解决组合扩频系统实时相关运算的问题。最后依据通信系统方案搭建水声通信系统平台,通过水池实验,验证了该方案在短距离误码率为0,通信速率可达到1073bit/s。与传统的扩频通信系统相比,在保证数据传输可靠性的前提下,提高了系统的传输效率和带宽利用率。
张雅琦[5]（2020）在《基于HFM信号的水声扩频通信研究》文中研究指明近年来,环境破坏严重、资源短缺的问题使得人们开始将目光投向海洋。随着各国在海底能源勘探、水下军事、海洋考察等多个领域的日益活跃,水下通信技术得以推动发展。声波在水下传输衰减小、传输距离远的特点使得水声通信技术成为水下无线通信的主要手段。然而,水声信道严重的时变、多径和多普勒效应给水声通信带来了极大的挑战。扩频通信以其抗干扰能力强、抗衰弱与抗多径的优势在水声通信技术中占得一席之地,但其传输带宽大与水声信道可用带宽小的冲突易导致较低的数据传输率。因此,如何在低信噪比的水声信道实现可靠传输的同时尽可能地提高信息传输速率是水声扩频通信的研究关键。本文基于双曲调频（Hyperbolic Frequency Modulated,HFM）信号对水声扩频通信展开研究与分析,主要工作概括如下:1、对水声信道特性的形成原因与影响进行具体分析,介绍了线性调频（Linear Frequency Modulated,LFM）信号及其时间带宽积对线性调频扩频（Chirp Spread Spectrum,CSS）系统接收端相关解扩的影响。重点介绍了LFM信号应用于水声通信的扫频扩频（Sweep Spectrum Carrier,S2C）方案原理,分析其优势与不足。2、对HFM信号的脉冲压缩性与多普勒宽容性进行仿真分析。主要包括:将经过多普勒尺度变换后的HFM信号与LFM信号分别做自相关对比,证明HFM信号在对抗宽带多普勒效应上的优势。同时,探究了扩频周期、带宽对HFM信号脉冲压缩性的影响以及调频率互为相反数的升、降频HFM信号的相关性。3、针对提高数据传输速率与保证通信可靠性的目的,利用频分复用与升、降频HFM信号提出了一种基于升降HFM与子带交错的水声扩频通信方案,并在多尺度多时延（Multi-Scale Multi-Lag,MSML）水声信道中进行Matlab仿真分析。从时间带宽积、扩频周期是否超过信道时延等方面对方案误码率性能与数据传输率进行纵向比对,并与其他已有方案进行横向对比验证方案有效性,证明方案具有较好的误码率性能。4、将上述方案置于实际水声信道环境测试,并对实测方案进行信号帧结构、帧同步处理等设计后,分别进行了短距离水池实验与长距离万绿湖实验。从信道环境、同步处理、多普勒估计、误码率性能等多个方面对实验进行分析。实验结果表明,本文提出的方案在实际水声信道中也具有良好的误码率性能,具有一定的可行性。
陈润德[6]（2020）在《水声通信信号采集与处理分析》文中提出随着人类社会的不断发展,资源的利用逐渐从陆地转向更大面积的海洋,水声通信系统的发展使得我们对海洋资源的探索日益增加,伴随着人类探索海洋的活动逐步深入,可靠的水声通信网络就成为了海洋研究的热点。但是针对不同的海域,试验海况也是不尽相同的。本文主要是对青岛胶州湾海域进行海上水声通信试验,在此过程中我们发现了误码、丢帧、无法正常通信等情况。为了找到具体影响因素,对试验中传输的声信号进行了采集和处理分析。论文以水声通信试验为研究背景,首先对水声通信系统进行了详细概述,并对水声通信系统的信道特性进行总结,主要有传播损失、阴影衰落、多普勒效应、多径传播和环境噪声等五方面。针对水下复杂的通信环境,本文在调制技术应用中引入了对于相位和幅值失真不敏感的MFSK,并对其调制解调方式进行详细研究。其次通过测试多普勒频移和时延差做自相关得出的模糊度函数来进一步说明线性调频信号在同步方面的优势,它有很明显的相关峰,可以在接收端很好的实现同步捕获,因此本文采用了线性调频信号（Linear Frequency Modulation,LFM）作为同步信号来实现帧同步,以此确保水下声通信网络的系统性能。然后本文还研究了对于八分之一功率传输情况下,信号产生丢帧时所应用到的水声信号处理相关技术,分别在预处理、波束成形和后置处理三方面进行展开。论文中的主要工作是通过在胶州湾海域开展的试验,提出了胶州湾海域水下通信信道模型。然后在后置处理中的快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform,FFT）、低通滤波去除高频噪声的处理分析上,把传输距离为1km中的不同发射功率之间的接收数据进行横向对比,并且对于八分之一功率发射产生丢帧的情况分析出了高频噪音影响较大的结论。针对高频和低频噪声,文章中采用了语音增强技术和主动消除技术,并验证了其可以减少水声信道中的噪声对接收端信号的干扰。
陈惟一[7]（2020）在《水声网络通信环境仿真与软件实现》文中指出随着科学技术的快速发展,人们对包含丰富资源的海洋领域变得日益重视。党中央从十八大以来,不断推进海洋强国战略,使得探索海洋成为时下发展进步的重中之重。面对开发利用海洋资源的迫切需求,获取海洋信息,掌握水下通信关键技术则变得尤为重要。由于水声通信外场试验所需要的通信机较多,设备复杂,实地试验难度大且成本偏高。如果能在实验室环境下模拟水下通信试验过程,验证网络通信协议,利用信道模型来仿真水下真实通信环境,利用多台设备来模拟多节点之间通信,这样就可以用计算机来验证研究成果,从而达到避免了外场试验的困难,减少了实验成本的目的。本论文首先在OPNET仿真平台中针对水声信道这种特殊的通信环境,对管道模型进行修改完善,针对通信节点随机移动性,建立水下移动节点,并分析选择了以Aloha为首的竞争类协议作为本论文的MAC层协议,并针对经典Aloha与时隙Aloha协议的网络吞吐量、端到端时延以及成功投递率进行仿真对比,验证得出经典Aloha协议性能更适用于水声网络通信。其次,研制开发了一款多通信节点水声网络协议验证平台,该平台能模拟水下信道环境,完成多个节点相互通信的功能。该平台从功能上被划分为两个部分:通信模拟软件以及显示控制软件。前者负责模拟水下发射端与接收端之间的数据通信过程,后者负责对通信模拟软件的参数控制并对整个网络的运行状态进行显示。通信模拟软件读取MATLAB信号,存储在计算机内部,并通过物理层OFDM收发模块、MAC层Aloha模块,并同时与水声信道冲激响应卷积并添加高斯噪声,在一定程度上模拟水下网络信号的传输过程。显示控制软件发送控制指令到通信节点,以控制整个网络的连接过程,并用Bellhop工具生成信道参数且将其发送到各个节点进行卷积处理。最后,论文对软件进行多平台下的功能测试,模拟结果表明软件实现了多节点水声通信网络环境的仿真、传输模拟以及网络协议性能验证,信号传输稳定可靠,达到了预期设计目标。
夏博[8]（2020）在《OFDM和OCDM水声通信系统的载波频率偏移估计》文中研究表明近些年来,水声通信技术得到了快速发展,由于声信号传播速率低,通信机相对运动等问题,水声通信存在明显的载波频率偏移（CFO）。CFO会使信号发生频率和相位的偏移,影响水声信号的恢复,降低通信质量,因而准确估计水声通信中存在的CFO并对其进行补偿,对于正确恢复信号,实现高质量的通信十分重要。由于水下可用于信号传输的频带有限,为了提高频带利用率,需要用到频带复用技术。正交频分复用（OFDM）是目前最常用的复用技术,其利用多个互相正交的子载波调制信号,每个子载波的频率是恒定的。正交线性调频复用（OCDM）是近年来最新出现的一种复用技术,其利用多个互相正交的线性调频信号（chirp）进行调制,每个chirp的频率是随时间线性变化的。OCDM在保护间隔（GI）长度不足的情况下的抗干扰特性以及其良好的频率分集增益特性,使其在GI长度不足以及信道具有频域零点的通信场景下具有独特的优势。OFDM和OCDM的调制解调基础都是调制波之间的正交性,而CFO会破坏其正交性,对其传输产生较大影响。为了克服CFO对信号传输的影响,本文以OFDM和OCDM水声通信系统的CFO估计为主要研究内容,设计了新的CFO估计算法。本文针对水声信道的特点进行信道建模,然后利用该信道进行OFDM和OCDM的CFO估计系统的建模。本文利用导频BER的和导频MSE的特性,对传统的一维搜索算法进行改进,利用导频BER导频MSE分别实现CFO的粗估计和细估计。最后对估计方法进行仿真验证,所提方案提高了估计精度,降低了均方根误差和误码率,证明了算法的性能提升和可行性。为了满足水声通信实验的需要,本文设计和制作了一款水声通信实验平台。我们分别在泳池和人工湖进行了信号传输的实验,实现了OFDM和OCDM信号的实际传输,并对CFO估计算法进行了验证。本文的主要贡献是设计了新的CFO估计算法,并且首次同时实现了OCDM的信道估计和CFO估计。
叶东来[9]（2019）在《稀疏正交多载波调制技术在水声通信中的研究》文中进行了进一步梳理水声多载波通信技术是当今水下通信中应用最为广泛的一种技术,具有传输速率高、鲁棒性好以及传播距离远等优点。但是,水声通信信道具有带宽受限、多径效应严重、多普勒效应严重等特点,多载波通信在水声通信方面依然面临着许多挑战。其中严重的多普勒效应对多载波通信影响巨大。本文设计了一种新型的多载波调制方式,提升系统传输效率,并添加合适的多普勒估计补偿技术,用于水声通信系统中,提升多载波通信系统的传输性能。本文设计的新型多载波调制技术以字典矩阵代替传统正交频分复用技术中的离散傅里叶逆变换（IFFT）矩阵,使发送信号更加适合水声信道,且节省了频谱资源。仿真实验表明,该方法有着比传统正交频分复用技术更好的误码率性能。与陆地无线信道相比,水声信道中多普勒效应更加明显,严重影响子载波之间的正交性,降低通信系统的性能。本文采用基于多普勒敏感信号的前导码结构对水声信道中的多普勒扩展因子进行估计,并做出相应的补偿,提高通信系统的性能。仿真结果表明,添加多普勒补偿技术可以大大的提高水声通信系统的可靠性。在仿真实验的基础上,本文基于声卡和数据采集器设计了实际水声通信系统,在实验室水池中与校园人工湖中进行了实际验证,验证了该方法的可行性。
梅雁翔[10]（2019）在《基于数字水印的水下传感器网络数据安全性研究》文中指出水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network,UWSN）是整个无线传感器网络（WSN）领域内新兴的研究领域。UWSN已经广泛应用在海洋环境监测、海洋资源开发、海洋灾难预防、辅助导航、军事目的等领域。水下传感器网络是由无数个传感器节点自组织的网络,其中水下传感器节点主要负责采集各种环境数据,通过单跳或者多跳的方式将数据传送到基站或者采集中心,最终传输到用户终端。由于传感器节点通常分布在无人监管的区域,水下环境复杂,UWSN很容易遭受各种威胁,节点感知的数据极易受到篡改、伪造等攻击。因此,如何保证水下传感器网络数据传输安全成为UWSN研究领域重要的研究对象。无线传感器网络技术在水下领域中的应用处于起步阶段,它的技术和应用都还不够成熟。基于数字水印的数据安全算法计算简单,资源消耗少,且具有较高的安全性,越来越受到中外研究学者的重视。本文将根据UWSN的特点,结合数字水印技术,在受限环境下能够验证数据真实性与完整性。本文主要的研究内容如下:（1）查阅相关国内外的文献,研究了当前水下传感器网络面临的各种攻击和威胁,分析了现有的防御技术的特征,提出了水下传感器网络数据安全的需求。（2）分析了水下传感器网络信道特点及数字水印特征,结合水声信道的特征,提出了基于水下声信道的数字水印模型,在扩频技术的基础上,分析了现有几种扩频序列的特性,提出了将混沌序列作为水印序列。在此基础上,设计了适合水下传感器网络数据安全的数字水印方案。（3）提出了在数据的冗余空间嵌入混沌序列水印技术来实现水下传感器网络数据安全的方法。利用混沌序列的统计特性,生成混沌序列水印,将水印信息嵌入到数据的冗余空间中。在汇聚节点或基站,根据数字水印检测算法比对,来验证载体数据在传输过程中是否遭到恶意攻击。实验验证了该方法的有效性。（4）为了提高水印鲁棒性和安全性,提出了基于FRFT和SVD变换域的数字水印方案。将混沌扩频序列作为水印信息,利用分数阶傅里叶变换（FRFT）的良好的时频特性,和奇异特征值（SVD）的稳定性,通过改变奇异特征值来嵌入水印。实验仿真说明,该方法具有较好的安全性和透明性,能够检测数据是否遭受到恶意攻击,能够验证网络数据的完整性。
二、扩频技术在水下声通信系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、扩频技术在水下声通信系统中的应用（论文提纲范文）
（1）基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统设计理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 研究背景和意义 |
| §1.2 研究现状 |
| §1.2.1 国外研究现状 |
| §1.2.2 国内研究现状 |
| §1.3 本文的章节安排 |
| 第二章 水声信道和OFDM系统原理探究 |
| §2.1 水声信道的特征与挑战 |
| §2.2 水声信道模型 |
| §2.2.1 线性时不变水声信道模型 |
| §2.2.2 准静止衰落水声信道模型 |
| §2.2.3 非线性时变水声信道模型 |
| §2.3 相干水声通信系统原理 |
| §2.4 OFDM系统介绍 |
| §2.4.1 OFDM原理 |
| 第三章 ZoomFFT算法原理探究和试验 |
| §3.1 频谱细化的概念和思路 |
| §3.2 经典ZoomFFT算法原理 |
| §3.3 ZoomFFT算法性能分析 |
| §3.3.1 分辨率 |
| §3.3.2 ZoomFFT算法复杂度分析 |
| §3.4 ZoomFFT与 FFT算法的比对及ZoomFFT对水声信号的影响 |
| §3.4.1 ZoomFFT直接作用于发射信号 |
| §3.4.2 ZoomFFT 算法与FFT 算法对发射信号的影响对比分析 |
| 第四章 基于ZoomFFT的水声OFDM通信原理分析 |
| §4.1 基于ZoomFFT的水声OFDM信号调制原理探究 |
| §4.2 基于ZoomFFT的水声OFDM信号解调原理探究 |
| §4.3 模型性能分析 |
| §4.3.1 传输速率和带宽 |
| §4.3.2 总的数据速率 |
| §4.3.3 SINR分析 |
| §4.3.4 误码率 |
| 第五章 基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统设计 |
| §5.1 基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统综述 |
| §5.2 发射机设计 |
| §5.2.1 发射信号帧结构 |
| §5.2.2 前导码选择 |
| §5.2.3 导频的选择和插入 |
| §5.3 接收机设计 |
| §5.3.1 信号同步 |
| §5.3.2 信道估计 |
| §5.3.3 均衡器设计 |
| 第六章 基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统系统性能 |
| §6.1MATLAB仿真实验方法及系统参数设置 |
| §6.1.1 厦门五缘湾信道 |
| §6.1.2 吉林松花湖实测水声信道 |
| §6.1.3 厦门大学水声时变信道 |
| §6.2 水池实验 |
| §6.2.1 实验目的 |
| §6.2.2 发射机与接收机参数设置 |
| §6.2.3 实验步骤 |
| §6.2.4 实验结果 |
| §6.3 关于实验结果讨论 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 文章总结 |
| §7.2 文章展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（2）移动水声扩频通信技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 立题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水声通信研究现状 |
| 1.2.2 信道估计和均衡技术研究现状 |
| 1.3 扩频通信技术 |
| 1.4 移动扩频通信关键技术 |
| 1.4.1 二阶差分技术 |
| 1.4.2 帧同步和多普勒估计 |
| 1.5 本文研究主要内容 |
| 第2章 二阶差分直接序列扩频通信系统 |
| 2.1 二阶差分和直接序列扩频 |
| 2.1.1 直接序列扩频通信系统 |
| 2.1.2 直扩系统抗多径能力 |
| 2.1.3 二阶差分检测 |
| 2.1.4 二阶差分扩频通信系统 |
| 2.2 信道编码和信道交织 |
| 2.2.1 信道编码 |
| 2.2.2 交织器 |
| 2.3 仿真结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多普勒估计和帧同步 |
| 3.1 多普勒效应 |
| 3.2 多普勒估计和帧同步技术 |
| 3.3 Chirp信号性质 |
| 3.3.1 LFM信号 |
| 3.3.2 HFM信号 |
| 3.3.3 LFM 信号和HFM 信号特性比较 |
| 3.4 多普勒估计和帧同步 |
| 3.4.1 正反扫频LFM信号的多普勒估计方法 |
| 3.4.2 HFM联合CW的多普勒估计方法 |
| 3.4.3 正反扫频HFM信号的多普勒估计方法 |
| 3.4.4 多普勒估计性能仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 信道估计和时间反转镜 |
| 4.1 信道估计 |
| 4.1.1 压缩感知 |
| 4.1.2 匹配追踪算法 |
| 4.1.3 正交匹配追踪算法 |
| 4.2 虚拟时反镜 |
| 4.2.1 时间反转镜原理 |
| 4.2.2 单阵元时间反转镜聚焦增益 |
| 4.2.3 单阵元时反镜性能和多径结构关系 |
| 4.2.4 虚拟时反镜技术 |
| 4.3 仿真结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 水声扩频通信系统水池实验 |
| 5.1 实验条件 |
| 5.2 多普勒估计实验 |
| 5.3 信道估计和时反实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）移动水声扩频通信RAKE接收机关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 水声扩频通信RAKE接收机关键技术发展及现状 |
| 1.3 水声通信信道 |
| 1.3.1 传播损失 |
| 1.3.2 多径与多普勒模型 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第2章 基于RAKE接收机的水声扩频通信系统 |
| 2.1 扩频系统 |
| 2.1.1 扩频通信理论 |
| 2.1.2 扩频序列 |
| 2.1.3 扩频码捕获与载波跟踪 |
| 2.2 扩频系统性能仿真 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 RAKE接收机下的多普勒估计与信道时延估计 |
| 3.1 多普勒频移对通信系统的影响 |
| 3.2 多普勒估计 |
| 3.2.1 匹配滤波多普勒估计 |
| 3.2.2 模糊函数多普勒估计 |
| 3.3 改进多普勒估计算法 |
| 3.4 多径信道时延估计 |
| 3.4.1 基于压缩感知的信道估计 |
| 3.4.2 基于小波变换的自适应信道时延估计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 自适应混合RAKE接收机技术 |
| 4.1 RAKE接收机技术研究 |
| 4.1.1 RAKE接收原理 |
| 4.1.2 多种RAKE接收机性能研究 |
| 4.2 多径对RAKE接收机的影响 |
| 4.3 自适应混合RAKE接收机 |
| 4.4 实验数据处理 |
| 4.4.1 水池实验概况 |
| 4.4.2 水池静止通信实验 |
| 4.4.3 水池移动通信实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）组合扩频多载波水声通信系统的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 OFDM水声通信技术研究现状 |
| 1.2.2 组合扩频技术的研究现状 |
| 1.3 论文研究内容与安排 |
| 2 水声通信系统方案设计 |
| 2.1 水声通信系统调制方案设计 |
| 2.1.1 直接扩频水声通信技术 |
| 2.1.2 并行组合扩频水声通信技术 |
| 2.1.3 混沌扩频序列的研究 |
| 2.1.4 组合扩频多载波水声通信系统 |
| 2.2 水声通信系统解调方案设计 |
| 2.3 水声信道仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 水声通信系统的设计与实现 |
| 3.1 调制系统的设计 |
| 3.2 相关运算的数字信号处理 |
| 3.2.1 有限长序列的相关运算 |
| 3.2.2 有限长序列与无限长序列的相关运算 |
| 3.2.3 超长原始序列的相关运算 |
| 3.3 并行组合解调系统设计 |
| 3.3.1 分频叠加单元设计 |
| 3.3.2 序列相关运算设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水声通信系统的硬件设计 |
| 4.1 系统微处理器 |
| 4.2 发送端硬件设计 |
| 4.2.1 D/A电路模块 |
| 4.2.2 功率放大模块 |
| 4.3 接收端硬件设计 |
| 4.3.1 信号调理单元 |
| 4.3.2 A/D转换单元 |
| 4.3.3 存储单元 |
| 4.3.4 USB传输单元 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 系统测试与分析 |
| 5.1 硬件系统测试 |
| 5.1.1 发送端电路性能测试 |
| 5.1.2 接收端采集储存模块测试 |
| 5.2 水声通信方案测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 工作总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于HFM信号的水声扩频通信研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水声通信历史与研究现状 |
| 1.2.2 水声扩频通信发展 |
| 1.3 主要内容与架构 |
| 第二章 水声信道与扩频通信 |
| 2.1 水声信道特性 |
| 2.1.1 声速计算 |
| 2.1.2 多径效应 |
| 2.1.3 多普勒效应 |
| 2.1.4 传输损耗 |
| 2.1.5 噪声干扰 |
| 2.2 扩频通信技术 |
| 2.2.1 扩频通信理论 |
| 2.2.2 扩频通信系统 |
| 2.2.3 CSS技术 |
| 2.2.3.1 LFM信号 |
| 2.2.3.2 CSS通信系统 |
| 2.2.4 S2C通信方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于HFM信号的水声扩频通信方案 |
| 3.1 HFM信号 |
| 3.2 基于升降HFM与子带交错的水声扩频通信方案设计 |
| 3.2.1 方案总体设计思路与目的 |
| 3.2.2 方案具体实现步骤 |
| 3.3 仿真分析 |
| 3.3.1 不同扩频周期仿真 |
| 3.3.2 不同数量子带划分方案仿真 |
| 3.3.3 不同信道最大时延仿真 |
| 3.3.4 与其他扩频方案性能对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 实际水声信道环境测试 |
| 4.1 实验测试方案设计 |
| 4.1.1 实验测试过程 |
| 4.1.2 发送帧结构设计 |
| 4.1.3 数据帧同步 |
| 4.2 水池实验 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 接收同步 |
| 4.2.3 解调分析 |
| 4.3 万绿湖实验 |
| 4.3.1 实验方案 |
| 4.3.2 数据预处理 |
| 4.3.3 实验分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（6）水声通信信号采集与处理分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容与创新点 |
| 1.4 本文内容结构 |
| 第二章 水声通信系统及水声信道概述 |
| 2.1 水声通信系统 |
| 2.2 水声通信技术的发展 |
| 2.3 水声通信信道特性 |
| 2.3.1 传播损失 |
| 2.3.2 阴影衰落 |
| 2.3.3 多普勒效应 |
| 2.3.4 多径传输 |
| 2.3.5 环境噪声 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 水声通信系统的相关技术 |
| 3.1 MFSK在水声通信中的应用 |
| 3.1.1 MFSK的调制 |
| 3.1.2 MFSK的解调 |
| 3.2 同步信号 |
| 3.2.1 LFM同步原理 |
| 3.2.2 模糊度函数 |
| 3.3 信道编码技术 |
| 3.3.1 编码基本概念及意义 |
| 3.3.2 RS编码 |
| 3.3.3 RS编译码原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 水声信号采集试验 |
| 4.1 户外试验 |
| 4.2 试验条件和参试平台 |
| 4.2.1 试验条件 |
| 4.2.2 主要参试平台 |
| 4.3 参试设备 |
| 4.4 水声数据采集 |
| 4.4.1 采集参数 |
| 4.5 水声通信系统测试试验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 水声信号处理 |
| 5.1 水声信号处理软件系统技术框架 |
| 5.2 水声信号处理相关技术 |
| 5.3 预处理 |
| 5.3.1 AGC自动增益控制 |
| 5.4 波束成形 |
| 5.5 后置处理 |
| 5.5.1 zoom_FFT |
| 5.5.2 同步捕获 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 数据处理及MATLAB仿真 |
| 6.1 信道模型 |
| 6.2 处理平台 |
| 6.2.1 数据提取 |
| 6.2.2 HBAQ数据回放 |
| 6.3 MATLAB分析 |
| 6.3.1 同步识别 |
| 6.3.2 丢帧分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、参与的科研项目及取得成果 |
（7）水声网络通信环境仿真与软件实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景及意义 |
| 1.2 水声通信技术的发展 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 OFDM水声通信研究现状 |
| 1.3.2 水声仿真模拟系统研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 水下通信MAC层协议设计与仿真 |
| 2.1 网络仿真平台选取 |
| 2.2 水下通信环境仿真 |
| 2.2.1 水声信道建模 |
| 2.2.2 水下节点模型 |
| 2.3 Aloha协议设计 |
| 2.3.1 网络场景 |
| 2.3.2 节点模型 |
| 2.3.3 MAC进程模型 |
| 2.3.4 移动模型 |
| 2.3.5 仿真参数 |
| 2.3.6 仿真结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 水声通信网络仿真验证平台软件设计与实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 通信模拟软件 |
| 3.2.1 OFDM收发模块 |
| 3.2.2 Aloha传输模块 |
| 3.2.3 水声信道仿真模块 |
| 3.2.4 网络通信模块 |
| 3.3 显示控制软件 |
| 3.3.1 通信软件与监控软件间网络传输协议 |
| 3.3.2 信道参数模块 |
| 3.3.3 状态显示模块 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 软件系统功能测试 |
| 4.1 通信模拟软件测试 |
| 4.1.1 网络通信性能测试 |
| 4.1.2 数据叠加性能测试 |
| 4.1.3 OFDM性能测试 |
| 4.1.4 高斯噪声性能测试 |
| 4.1.5 Aloha性能测试 |
| 4.2 显示监控软件测试 |
| 4.2.1 连接与显示测试 |
| 4.2.2 参数设置发送测试 |
| 4.3 软件联调测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）OFDM和OCDM水声通信系统的载波频率偏移估计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状与相关工作 |
| 1.2.1 水声通信国内外研究现状 |
| 1.2.2 OFDM和 OCDM的载波频率偏移估计研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 本文章节安排 |
| 第二章 OFDM系统的CFO估计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OFDM介绍 |
| 2.3 水声信道建模 |
| 2.4 OFDM的 CFO估计系统的建模 |
| 2.5 信道估计 |
| 2.6 CFO估计 |
| 2.7 仿真 |
| 2.7.1 仿真参数设置 |
| 2.7.2 仿真结果 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 OCDM系统的CFO估计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 OCDM系统介绍 |
| 3.2.1 线性调频信号 |
| 3.2.2 菲涅耳变换 |
| 3.2.3 OCDM系统 |
| 3.2.4 OCDM系统的数字实现 |
| 3.3 OCDM系统的CFO估计系统的建模 |
| 3.4 信道估计 |
| 3.5 CFO估计 |
| 3.6 仿真 |
| 3.6.1 仿真参数设置 |
| 3.6.2 仿真结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 实验平台设计和实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验平台设计及实验设备介绍 |
| 4.3 前导码设计 |
| 4.4 泳池实验 |
| 4.5 滴水湖实验 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
| 攻读硕士学位期间参与的项目 |
（9）稀疏正交多载波调制技术在水声通信中的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要内容 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 第2章 水声通信技术简介 |
| 2.1 水声通信的关键技术 |
| 2.1.1 水声通信调制技术 |
| 2.1.2 水声通信扩频技术 |
| 2.1.3 多载波水声通信 |
| 2.1.4 OFDM关键技术 |
| 2.2 水声信道特性分析 |
| 2.2.1 带宽受限 |
| 2.2.2 多径效应严重 |
| 2.2.3 多普勒效应 |
| 2.2.4 时变性 |
| 2.2.5 环境噪声 |
| 2.2.6 其他特点 |
| 2.2.7 水声OFDM面临的挑战 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多普勒估计与补偿 |
| 3.1 多普勒估计原因 |
| 3.1.1 产生原因 |
| 3.1.2 两种信道中的差别 |
| 3.1.3 多普勒对信号的影响 |
| 3.2 多普勒估计方法 |
| 3.3 多普勒补偿方法 |
| 3.3.1 基于重采样技术的多普勒补偿方法 |
| 3.3.2 基于空子载波的多普勒补偿方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于稀疏表示的新型多载波调制技术 |
| 4.1 子载波设计 |
| 4.2 发送端设计 |
| 4.3 接收端设计 |
| 4.4 子载波特性分析 |
| 4.5 仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 实验测试及结果分析 |
| 5.1 实验系统框图 |
| 5.2 实验步骤 |
| 5.3 实验数据分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 本文展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）基于数字水印的水下传感器网络数据安全性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.2.1 水下传感器网络研究现状 |
| 1.2.2 数字水印技术研究现状 |
| 1.2.3 水下传感器网络数据安全研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 论文的结构及说明 |
| 第2章 水下传感器网络安全概述 |
| 2.1 水下传感器网络 |
| 2.1.1 水下传感器网络概述 |
| 2.1.2 水下传感器网络的特性 |
| 2.1.3 水下传感器网络的物理分析 |
| 2.2 水下传感器网络数据安全 |
| 2.2.1 水下传感器网络数据安全要求 |
| 2.2.2 水下传感器网络安全威胁 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于水下声信道的数字水印模型 |
| 3.1 水下传感器网络声信道 |
| 3.1.1 声信道模型 |
| 3.1.2 水声信道相关参数的计算 |
| 3.2 数字水印模型 |
| 3.2.1 水印模型框架 |
| 3.2.2 数字水印算法 |
| 3.2.3 声信道仿真参数 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于数字水印的UWSN数据完整性保护 |
| 4.1 相关定义 |
| 4.2 方案研究 |
| 4.2.1 水印生成 |
| 4.2.2 水印嵌入过程 |
| 4.2.3 水印检测过程 |
| 4.3 实验与结果分析 |
| 4.3.1 混沌序列长度选择 |
| 4.3.2 算法效率分析 |
| 4.3.3 水印隐蔽性分析 |
| 4.3.4 水印完整性分析 |
| 4.3.5 能量分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于FRFT-SVD的UWSN水印技术 |
| 5.1 理论基础 |
| 5.1.1 分数阶傅里叶变换(FRFT) |
| 5.1.2 奇异值分解(SVD) |
| 5.2 数字水印嵌入框架 |
| 5.2.1 水印生成 |
| 5.2.2 水印嵌入算法 |
| 5.2.3 水印检测算法 |
| 5.3 实验与结果分析 |
| 5.3.1 算法性能对比分析 |
| 5.3.2 隐藏性和精度分析 |
| 5.3.3 安全分析 |
| 5.3.4 能量消耗 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、扩频技术在水下声通信系统中的应用（论文参考文献）
- [1]基于ZoomFFT的水声OFDM通信系统设计理论研究[D]. 李昂迪. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [2]移动水声扩频通信技术研究[D]. 陈慧明. 哈尔滨工程大学, 2021
- [3]移动水声扩频通信RAKE接收机关键技术研究[D]. 陈龙. 哈尔滨工程大学, 2021
- [4]组合扩频多载波水声通信系统的设计与实现[D]. 李集照. 中北大学, 2020(10)
- [5]基于HFM信号的水声扩频通信研究[D]. 张雅琦. 华南理工大学, 2020(02)
- [6]水声通信信号采集与处理分析[D]. 陈润德. 青海师范大学, 2020(01)
- [7]水声网络通信环境仿真与软件实现[D]. 陈惟一. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [8]OFDM和OCDM水声通信系统的载波频率偏移估计[D]. 夏博. 上海交通大学, 2020(01)
- [9]稀疏正交多载波调制技术在水声通信中的研究[D]. 叶东来. 天津大学, 2019(01)
- [10]基于数字水印的水下传感器网络数据安全性研究[D]. 梅雁翔. 江苏科技大学, 2019(03)