煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院 郭子源 梁書源

1 前言

水聲通信工程設(shè)備的發(fā)展進(jìn)步有利于國家擴(kuò)大海域探究開發(fā)規(guī)模，想要提升水聲通信質(zhì)量，必然要使用高效精進(jìn)的線性調(diào)頻信號和更加先進(jìn)的理論支持。為使水聲通信在通信過程中提高精準(zhǔn)度，獲得更優(yōu)質(zhì)的使用質(zhì)量。這些年線性調(diào)頻信號的研究經(jīng)過不斷發(fā)展，已初步取得了一些成就，在許多的水聲通信工程中已形成了優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用成效。

2 線性調(diào)頻信號在水聲通信中的應(yīng)用意義

線性調(diào)頻信號在近幾年來，為水聲通信工程帶來了高效的技術(shù)支持，在海洋研究長效的開發(fā)利用中，必須重視線性調(diào)頻信號應(yīng)用的意義內(nèi)涵以及成效。

2.1 在海上軍事應(yīng)用中的意義

海上軍事中，需要極高的通信要求，同時需要極強(qiáng)的隱蔽性和效率性。在水聲通信中應(yīng)用線性調(diào)頻信號，能夠加強(qiáng)信息機(jī)密性，將被發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險降到最低。其隱蔽性能夠讓海軍在戰(zhàn)爭中獲得較好的通信效果。在水下戰(zhàn)斗時，提高了通信的媒介，讓軍事通信有較強(qiáng)的技術(shù)支撐，避免出現(xiàn)因水下通信困難而導(dǎo)致軍事活動受阻的情況發(fā)生。線性調(diào)頻信號能夠悄無聲息地利用通信信號技術(shù)，傳遞敵方的信息、位置，讓軍事能夠通信的范圍更大。

2.2 對海洋生物的意義

線性調(diào)頻信號在研究升級中，注重對海洋生物進(jìn)行保護(hù)。如果在海洋中進(jìn)行調(diào)頻通信傳播，往往對海洋生物的健康產(chǎn)生不利影響。嚴(yán)重時將導(dǎo)致大量的海洋生物死亡、失去聽覺，淪為獵物。因此線性調(diào)頻信號在研究中，極其注重防止和減少水中通信產(chǎn)生的聲波噪音對海洋生物的損害。盡量保護(hù)水生動物，減少人類行為對海洋生態(tài)的破壞，讓水中的信號傳播更加無害[1]。

2.3 對水聲通信設(shè)備升級的意義

在海洋中進(jìn)行通信設(shè)備的建設(shè)往往是較大的工程，線性調(diào)頻信號技術(shù)在應(yīng)用過程中，能夠控制遠(yuǎn)程信號接收的范圍。能夠極大程度地減小設(shè)備的體積和零件需求，讓通信設(shè)備的設(shè)置更加隱蔽，讓通信算法更加簡潔，減少復(fù)雜工程帶來的隱蔽性的降低。遠(yuǎn)程通信技術(shù)中線性調(diào)頻信號的研究能夠讓遙控指令隱蔽發(fā)射，加強(qiáng)抗噪性、防干擾性，這極大地優(yōu)化升級了水聲通信設(shè)備，讓設(shè)備更加精細(xì)，節(jié)約安裝成本，同時小型設(shè)施也能增加抗風(fēng)險能力，同時能夠擴(kuò)大安裝范圍。

2.4 對水聲通信速率提升的意義

在海洋中進(jìn)行水聲通信，往往要克服許多環(huán)境上的阻礙干擾，許多海洋生物以及海洋漂浮物給通信帶來了較大的不確定因素，水聲通信速率低等問題頻繁出現(xiàn)。線性調(diào)頻信號技術(shù)能夠利用更加精便的算法和信息解碼分析技術(shù)進(jìn)行抗干擾措施和防止通信信息受到篡改。在各項(xiàng)通信監(jiān)測中，利用良好的接收器進(jìn)行信息傳遞，讓水聲通信速率不斷提升[2]。

3 線性調(diào)頻信號在水聲通信中的應(yīng)用特點(diǎn)

隨著我國科學(xué)技術(shù)的完善進(jìn)步，線性調(diào)頻信號技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個水聲通信工程中，以下是其在水聲通信中的幾點(diǎn)應(yīng)用特點(diǎn)。

3.1 線性調(diào)頻信號隨時間做線性變化

M=B／T 是信號頻率發(fā)生變化時的斜率，M大于零時，就是正向線性調(diào)頻脈沖，信號中的順?biāo)矔r頻率增大。而M小于零時，就是反向線性調(diào)頻脈沖，信號中的順?biāo)矔r頻率降低。在這其中，T代表著信號持續(xù)的時間，B 代表著信號掃頻帶寬。線性調(diào)頻信號顧名思義就是隨時間變動而不斷地進(jìn)行線性變化。調(diào)頻順?biāo)矔r頻率維持在1s，其頻率的變動范圍為0～200Hz。

3.2 線性調(diào)頻信號的調(diào)制解調(diào)特點(diǎn)

線性調(diào)頻信號在發(fā)射傳輸過程中，需要多個信息徑道，在接受信息后進(jìn)行分析融合，再進(jìn)行最終信息的獲得。但各個信息徑道的頻率不同，時間、范圍、效率會有所偏差，因此線性調(diào)頻信號的調(diào)制解調(diào)尤為重要。在實(shí)際過程中，我們可以將信號徑道進(jìn)行LFM調(diào)制傳輸模擬，對信息偏差度和延遲率進(jìn)行分析。對每個不同的信息進(jìn)行標(biāo)記，將信號能量進(jìn)行完善記錄。在信息徑道發(fā)射過程中，將每個信息徑道收到的信號進(jìn)行進(jìn)一步的分解，記錄偏差時間頻率。了解延遲原因進(jìn)行分析優(yōu)化，多個信號的接受路徑不同，產(chǎn)生的中頻信號也不同，找出并過濾無用信息徑道，對其進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，減少偏差率，加強(qiáng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少信號徑道相互的干擾問題。

3.3 提高通信功率以及帶寬效率

通信傳輸中，使用波形的調(diào)頻信號，能對雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行路徑完善，提高通信系統(tǒng)的效率。將帶寬功率的效率提高，利用好信號頻譜的資源，在提高效率的同時獲得更高的信號能量，降低信息接收中的錯誤率。提高帶寬效率便是提高傳輸中的比特速率，能夠增強(qiáng)信號的信噪比，降低誤碼率。將線性調(diào)頻信號實(shí)現(xiàn)水中通信一體化，讓信號信息的發(fā)射更加集中、有效。加上對通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)化，能夠極大地提升水中通信的發(fā)展[3]。

3.4 解決碼間串?dāng)_問題，獲得通信的穩(wěn)定性

水中的信號傳播效率往往較低，延遲率較高。各項(xiàng)信號整合工程較大。因此通過線性調(diào)頻信號中的頻率進(jìn)行過濾，獲得水中的真實(shí)信號，捕獲信息的傳播，這能夠有效解決信號碼間串?dāng)_問題，讓信號的防干擾性大大提升，水中通信系統(tǒng)也在無效信號的過濾中，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性，使得信號的延遲率降低，獲得優(yōu)質(zhì)的通信效益。

3.5 M 元LFM 通信技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

M元LFM通信技術(shù)能夠?qū)FM 信號的函數(shù)特點(diǎn)進(jìn)行利用調(diào)制，將信號進(jìn)行乘積和信號衰落性監(jiān)測，能夠?qū)哳l帶寬進(jìn)行頻率的分析，降低信號徑道在信號發(fā)射后的衰落比，降低LFM信號的敏感度，讓信號徑道過多的問題不再影響線性調(diào)頻信號的傳播接收，利用MFSK 系統(tǒng)，讓數(shù)據(jù)更具有加密性和抗干擾性。在路徑傳播途中，利用M個相關(guān)性低的調(diào)頻信號，加入一項(xiàng)噪音技術(shù)，讓多個信號徑道互相識別，防止交叉干擾。讓數(shù)據(jù)傳播過程中出錯率大大降低，水中通信傳播的效率更高[4]。

4 結(jié)語

在海洋活動的各項(xiàng)項(xiàng)目建設(shè)過程中，先進(jìn)的線性調(diào)頻信號技術(shù)正被廣泛應(yīng)用在水聲通信管理中，其為海洋中各項(xiàng)人類活動帶來了更高的經(jīng)濟(jì)效益和通信效率。時至今日，水聲通信各項(xiàng)智能高新技術(shù)仍然在不停地優(yōu)化完善。必須跟上海洋工程通信建設(shè)發(fā)展的步伐，通過線性調(diào)頻信號理論與先進(jìn)通信設(shè)備的結(jié)合，將水聲通信技術(shù)水平不斷優(yōu)化，讓其在海洋活動中發(fā)揮更大的功能。