远程水声通信系统中波束切换新方法  

A Novel Switching Beam Algorithm Designed for Long Range Underwater Acoustic Communication

作　　者：苏蒍[1] 黄建国[1] 韦周芳[1] 雷济声[1] 

机构地区：[1]西北工业大学航海学院,陕西西安710072

出　　处：《西北工业大学学报》2007年第2期186-189,共4页Journal of Northwestern Polytechnical University

基　　金：国家自然科学基金(60572098)资助

摘　　要：在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。Because the receiving SNR is very low, the time domain switching-beam （TDSB） algorithm is incapable of tracing the direction of arrival （DOA） in the application to small array in long range acoustic communication of unmanned underwater vehicle （UUV）. In order to solve this problem, we propose a frequency domain switching beam （FDSB） algorithm. In the proposed algorithm, the output of each beam is converted into frequency domain using FFT. Then the beam pointing to the DOA is selected by comparing the peak values of the signal spectra. Lake test results show that the array gain is 5 dB and the bit error rate （BER） of the received signal is less than 10^-4 over a distance of 25 km when the receiving beam is selected by the FDSB algorithm, while the BER of the received signal is higher than 3X 10^-1 when the receiving beam is selected by the TDSB algorithm.

关 键 词：频域 波束切换算法 远程通信 水下无人航行器 

分 类 号：TN911[电子电信—通信与信息系统]