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基于声卡的高速水声通信技术研究

作　者: 李家赫
导　师: 吴长奇
学　校: 燕山大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 水声通信声卡锁相环载波同步调制解调
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着海洋开发和信息产业的发展，高速率、高可靠水声通信系统的需求日益扩大。针对现代水声通信的发展趋势，实现高速、大容量和高可靠性的通信方式是水声通信的研究热点之一。本文以计算机声卡为核心，以研究高速率、高可靠性的水声通信为出发点，深入研究了PSK调制方式在高速水声通信技术中的应用，并结合海洋环境中水声信道的特点设计了以软件锁相环为基础的同步相干解调方案。首先，对海洋水声学的基本特点以及水声信道的基本特性做了简要的分析，对水声通信中的相干通信方式和非相干通信方式做了比较；接着，在对水声信道分析的基础上，介绍了相干通信在水声通信中的优势，并深入的研究了在实现高速、高可靠性的水声通信技术中，PSK的调制方式的应用。其次，介绍了声卡的基本特点，并以ac97声卡为例分析了声卡的链接标准和复位方式。对以声卡为核心的音频信号的采集和保存做了细致的分析。并利用语音检测，对已采集到的音频信号做端点检测，得出检测结果。再者，通过对同步技术的研究，以科斯塔环为基础，利用软件锁相环，来完成BPSK信号的解调，给出解调的过程。最后，以声卡、麦克风为核心，以matlab和VC++为软件平台在空气中进行了模拟水声环境下的实验，通过实验得出的结果，验证了PSK调制方式和锁相环技术在实现高速、高可靠性的水声通信技术中的可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 论文研究背景及意义  10-11
  1.2 水声通信的研究现状  11
  1.3 论文主要研究内容  11-12
  1.4 论文的结构安排  12-14
第2章水声学的基础知识  14-28
  2.1 声学基本概述  14-18
    2.1.1 声波的基本物理量  14-16
    2.1.2 声呐方程及建立  16-18
  2.2 声在海洋中的传播特性  18-21
    2.2.1 声在海洋中的传播损失  19
    2.2.2 海洋中的混响  19-20
    2.2.3 海洋环境中的水声噪声  20-21
  2.3 水声信道的的特性  21-24
    2.3.1 水声信道的带宽与时变空变特性  21-22
    2.3.2 水声信道的多途与多普勒特性  22-24
  2.4 水声通信方式  24-27
    2.4.1 非相干的通信方式  24-25
    2.4.2 相干的通信方式  25-26
    2.4.3 二进制数字调制系统指标  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章声卡的原理与使用  28-35
  3.1 声卡的基本特点  28-32
    3.1.1 声卡的主要功能  28-29
    3.1.2 声卡的结构体系  29-30
    3.1.3 声卡的选择  30-31
    3.1.4 声卡的驱动  31-32
  3.2 AC97 声卡  32-34
    3.2.1 AC97 声卡的链接标准  32-33
    3.2.2 AC97 的复位  33-34
  3.3 本章小结  34-35
第4章软件锁相环的设计与解调  35-53
  4.1 软件锁相环的数学模型  35-40
    4.1.1 整体模型  35-38
    4.1.2 压控振荡器的设计  38-39
    4.1.3 环路滤波器的设计  39
    4.1.4 鉴相器的设计  39-40
  4.2 软件锁相环参数的选择  40-42
  4.3 鉴相算法的选择  42-43
  4.4 BPSK 信号的解调仿真  43-50
  4.5 仿真分析  50-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章实验情况  53-62
  5.1 麦克风的选择  53-54
  5.2 实验的软件平台  54-60
    5.2.1 音频信号的发送  54-55
    5.2.2 音频信号的采集  55-57
    5.2.3 音频信号的存储  57-58
    5.2.4 音频信号的端点检测  58-60
  5.3 信号的解调与误码率分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
作者简介  68

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