水声信道对混沌信号传输的影响机理及其应用研究

由于水体对电磁波吸收强烈，水声通信成为水下中长距离无线通信的主要手段。水声信道具有强衰减、多径传输、多普勒效应，这些影响是时变的，同时伴有强噪声干扰。为了适应水声信道，改进的陆上无线通信方法变得越来越复杂，同时定频载波信号也会影响海洋生物的导航和通信，环境兼容性差。混沌信号具有宽频谱，隐秘性和环境兼容性好等优点，针对理想信道的混沌通信已经有很多研究，并在光纤通信中获得成功应用。但是水声信道的特殊性将使混沌信号的特性发生改变，这些改变是什么？这些改变的作用机理是什么？对信息传输的影响是什么？这些问题都是十分基础的，但具有重要的理论意义和应用前景。不幸的是，目前很少有人关注这方面的研究工作。本研究将对这些问题进行深入研究，力图在回答上述问题的基础上，提出一套水声混沌无线通信理论和方法，有效地解决水声信道的有限带宽、多径传输、多普勒效应和噪声干扰等问题，并进行实验验证。

由于水体对电磁波吸收强烈，水声通信成为水下中长距离无线通信的主要手段。水声信道具有强衰减、多径传输、多普勒效应，这些影响是时变的，同时伴有强噪声干扰。为了适应水声信道，改进的陆上无线通信方法变得越来越复杂，同时定频载波信号也会影响海洋生物的导航和通信，环境兼容性差。混沌信号具有宽频谱，隐秘性和环境兼容性好等优点，但是水声信道的特殊性将使混沌信号的特性发生改变，对信息传输的影响是什么？这十分基础的，但具有重要的理论意义和应用前景。本项目首先分析了有限带宽对混沌信号的影响，发现带宽小可能造成混沌通信码元丢失，提出了检测丢失码元的方法，给出了一种估计丢失码元的方法，在此基础上给出了支持向量机的高维码元极性判别方法，提高了有限带宽情况下通信的可靠性。针对无线信道中的多径传输和多普勒频移对混沌信号造成的影响进行了分析，给出了解析的证明，混沌信号经过无线信道中是信息没有丢失，为利用混沌进行无线通信奠定了理论基础，同时提出一种基本的通信方法能够有效解码信息。针对噪声对于混沌信号的影响采用匹配滤波器和扩频通信方法减小噪声的影响。.对理论方法进行了电路实验验证，通过短波电台对部分方法进行了验证。进一步将对无线通信网络和中频编码方法进行研究。