移动水声通信的3种帧同步方法性能分析

移动水声通信中收发两端的相对运动会导致通信信号出现时间压缩或扩展而产生多普勒效应,较大的多普勒频偏将引起严重的载波频率偏移,影响通信系统性能。通过帧同步进行多普勒因子准确估计与补偿,是实现移动水声通信的重要基础。本文分别研究了利用LFM信号、m序列信号、HFM信号的3种帧同步方法,给出了实现原理,并针对AWGN信道和实测多途衰落信道,分别从信噪比、信道特性、相对多普勒速度、计算复杂度等方面,对比分析了3种方法在不同条件和应用环境的多普勒因子估计性能。仿真结果表明,3种方法各有优势,均可适用不同的移动水声通信应用环境。相对而言,双HFM信号同步方法多普勒估计精度高、数据传输速率快、计算复杂度低、稳健性强,可以实现复杂信道移动水声通信的帧同步。     

基于双曲调频信号的水声通信帧同步方法

水声通信中收发两端的相对运动会引起多普勒效应,严重的多普勒效应将极大地影响通信系统性能。针对多普勒效应对水声通信信号的影响问题,利用双曲调频信号对多普勒频移的不敏感性,提出了一种基于时域叠加上扫频和下扫频双曲调频信号作为前导信号的水声通信帧同步方法。通过接收端配置2个并行相关器对带有前导信号的接收信号进行匹配滤波,并根据2个相关峰的偏移时延差实现精确的多普勒因子估计,利用线性插值方法进行重采样,减弱多普勒效应对水声通信性能的影响。仿真结果表明,在实测多途信道条件下,该方法可以实现多普勒因子精确估计,有效提高收发端相对高速运动条件下的水声通信性能。