基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究

杜鹏宇; 郭龙祥; 殷敬伟; 乔钢

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2017058

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基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究

学术论文 | 更新时间：2024-06-05

- 基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究
- Mobile direct-sequence spread-spectrum underwater acoustic communication based on improved differential energy detector
- 通信学报 2017年38卷第3期页码：144-153
- 作者机构：
  
  1. 杭州应用声学研究所声纳技术重点实验室，浙江杭州 310023
  2. 哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001
  3. 哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨 150001
- 作者简介：
  
  [ "杜鹏宇（1988-），男，黑龙江牡丹江人，博士，杭州应用声学研究所工程师，主要研究方向为水声通信、水声信号处理技术。" ]
  [ "郭龙祥（1979-），男，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工程大学副教授，主要研究方向为水声中的信号处理、通信技术、矢量信号处理技术等。" ]
  [ "殷敬伟（1980-），男，黑龙江尚志人，博士，哈尔滨工程大学教授、博士生导师，主要研究方向为水声通信和极地声学。" ]
  [ "乔钢（1974-），男，黑龙江哈尔滨人，博士，哈尔滨工程大学教授、博士生导师，主要研究方向为水声通信和水声信号处理技术。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61471137;51509059);霍英东教育基金会青年教师基金资助项目(151007)
- DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2017058
  中图分类号： TB567
- 网络出版日期：2017-03，
  
  纸质出版日期：2017-03-15
- 稿件说明：
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杜鹏宇, 郭龙祥, 殷敬伟, 等. 基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究[J]. 通信学报, 2017,38(3):144-153.

Peng-yu DU, Long-xiang GUO, Jing-wei YIN, et al. Mobile direct-sequence spread-spectrum underwater acoustic communication based on improved differential energy detector[J]. Journal on communications, 2017, 38(3): 144-153.
杜鹏宇, 郭龙祥, 殷敬伟, 等. 基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究[J]. 通信学报, 2017,38(3):144-153. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2017058.

Peng-yu DU, Long-xiang GUO, Jing-wei YIN, et al. Mobile direct-sequence spread-spectrum underwater acoustic communication based on improved differential energy detector[J]. Journal on communications, 2017, 38(3): 144-153. DOI： 10.11959/j.issn.1000-436x.2017058.

摘要

针对时变大多普勒干扰提出了基于直扩信号结构的多普勒估计方法，通过相邻接收扩频符号的匹配相关运算及能量检测可实现对接收扩频信号中的多普勒实时估计。同时，该方法充分利用扩频处理增益，在低信噪比条件下仍然可以完成多普勒估计。在此基础上，提出改进差分能量检测器接收机算法，通过比较接收端相关器输出能量完成解码，可有效应对多普勒效应带来的快速载波相位跳变干扰以及时变的多途扩展干扰，从而保证了直扩水声通信系统在复杂干扰条件下稳定可靠工作。通过计算机仿真及实际海试实验，成功实现了−10 dB信噪比时大多普勒干扰条件下的直扩水声通信，验证了所提算法的有效性和稳健性。

Abstract

A Doppler estimation method based on the structural features of spread spectrum signal was proposed

which could achieve real-time Doppler estimation for received spread spectrum signals by energy detecting the result of matching correlation calculation of adjacent received spreading symbols.In addition

this method made full use of the spread spectrum processing gain and could do Doppler estimation under low SNR condition.Improved differential energy detector was further proposed

which can effectively deal with the rapid carrier phase fluctuation interference caused by Doppler effect and time-varying multi-path interference by detecting the output energy of two correlators.Simulation verified the robustness of improved differential energy detector algorithm and the Doppler estimation method based on spread spectrum signal.At-sea data shows that improved differential energy detector combined with the proposed Doppler estimation method can achieve low bit error rate communication for direct-sequence spread spectrum underwater acoustic communication with large time-varying Doppler interference when SNR is −10 dB.

关键词

Keywords

references

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