資源描述：
《基于子空間分解的水聲混沌擴頻通信降噪技術(shù)-論文.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年第2期聲學(xué)與電子工程總第114期基于子空間分解的水聲混沌擴頻通信降噪技術(shù)姜煜白興宇(聲納技術(shù)重點實驗室，杭州，310023)摘要針對混沌擴頻通信系統(tǒng)，提出一種基于矢量傳感器接收及子空間分解的混沌信號降噪技術(shù)。該技術(shù)通過對混沌擴頻通信系統(tǒng)采用單矢量傳感器進行接收，利用其輸出的聲壓及振速信息組成信號向量，然后利用子空間分解技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)降噪。仿真結(jié)果證明了所提降噪技術(shù)的良好性能。關(guān)鍵詞聲矢量傳感器；混沌擴頻；子空間分解；降噪作為一種有效的抗多徑干擾技術(shù)，擴頻技術(shù)在噪效果，可使混沌擴頻通信系統(tǒng)的誤碼率獲得顯著水聲通信領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。同時由于該技降低。
2、術(shù)還具有很好的多址性能，因此也是構(gòu)建水聲通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)【1】。傳統(tǒng)的擴頻技術(shù)采用偽隨機序1基于Chebyshev映射的二進制混沌列作為擴頻碼，其安全性及抗多址干擾性能都不夠擴頻序列生成技術(shù)理想?；煦缧蛄型瑯泳哂袀坞S機特性，而且對初始Chebyshev映射是一種一維混沌映射。其迭代值和參數(shù)的極端敏感性，使其數(shù)目眾多；同時，隨方程簡單，易于實現(xiàn)。g階chebyshev映射定義為【4】．著序列長度的增加，混沌序列的自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)的統(tǒng)計值可以接近于理想值。因此，以相關(guān)性能ml=cos(qcos∈[-1，1](1)優(yōu)于傳統(tǒng)偽隨機序列的混沌序列作為擴頻碼，可以這是
3、一個區(qū)間為[--1，1]的滿映射。滿映射的絕大大提高系統(tǒng)的保密性和抗多址干擾能力，還可增大多數(shù)初值都將導(dǎo)致非周期的混沌軌跡。已有研究加用戶量，從而更大限度地發(fā)揮擴頻通信技術(shù)的優(yōu)表明，相對其他常用混沌映射，Chebyshev映射具勢。有更好的多址性能，因此本文選擇用Chebyshev映隨著混沌通信技術(shù)研究的日漸深入，混沌通信射來生成混沌擴頻序列。系統(tǒng)中的噪聲問題開始受到廣泛關(guān)注。由于混沌信由于擴頻通信系統(tǒng)中的擴頻碼是離散的數(shù)字號在時頻域上有著極強的“偽隨機”性和“寬序列，所以由混沌映射通過迭代產(chǎn)生實值混沌模擬頻”性，使傳統(tǒng)的基于概率模型的信號處理方案和序列后，還
4、要經(jīng)過數(shù)字化將其轉(zhuǎn)換成時間離散的數(shù)線性濾波技術(shù)不再適合于處理混沌系統(tǒng)的噪聲抑字序列。制。為有效減小混沌系統(tǒng)中的噪聲干擾，許多學(xué)者本文采用改進的中間多比特量化方法來實現(xiàn)提出了不同的降噪方法。Hammel[21提出的影子降噪混沌模擬序列的數(shù)字化。由于混沌映射具有對初始方法，將混沌信號的降噪問題轉(zhuǎn)化為一個計算具有值的極端敏感性，因此通過改變初始值，采用上述較小噪聲干擾的非線性系統(tǒng)軌跡求解問題，但降噪方法可產(chǎn)生數(shù)目眾多的二進制混沌擴頻序列。然后效果往往不夠理想。Cawley【3]提出局部投影法，將再根據(jù)文獻給出的優(yōu)選策略，對所得混沌序列進行待處理的含噪信號嵌入到合適的
5、相空間中，然后利優(yōu)選，我們即可獲得一批性能優(yōu)于傳統(tǒng)偽隨機序列用局部幾何投影方式。使受噪聲干擾而分散的數(shù)據(jù)的二進制混沌擴頻序列，從而有效提高水聲通信網(wǎng)點變得密集，再用最小二乘法，使得去噪處理后的絡(luò)的性能。狀態(tài)矢量點盡量逼近原軌道，其優(yōu)點是精度高，缺目前，水聲通信中常用的擴頻方式有直接序列點是運算量大，實時性差，難以應(yīng)用于實際系統(tǒng)。擴頻(DS．ss)和跳頻擴頻(FH—SS)兩種。相對于針對上述方法的不足，本文提出了基于子空間FH—SS系統(tǒng)，DS—SS系統(tǒng)具有更強的抗多徑干擾能分解的混沌信號降噪算法。該算法通過在混沌擴頻力和更好的低信噪比條件下通信性能，因此，本文通
6、信系統(tǒng)的接收端采用單矢量傳感器進行接收，利重點針對基于直接序列擴頻的混沌擴頻技術(shù)進行用其輸出的聲壓及振速信息組成信號向量，然后利研究。用子空間分解技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)降噪。仿真結(jié)果表明，該算法在較低的計算復(fù)雜度條件下具有良好的降姜煜等：基于子空間分解的水聲混沌擴頻通信降噪技術(shù)2基于子空間分解的混沌擴頻信號降觀測數(shù)據(jù)空間正交分解為信號子空間和噪聲子空間，并將觀測數(shù)據(jù)信號投影到信號子空間中實現(xiàn)降噪技術(shù)噪?；谑噶總鞲衅鹘邮占白涌臻g分解的混沌擴頻對于直接序列擴頻S．ss)通信系統(tǒng)，其抗干擾信號降噪原理框圖如圖2所示。性能與擴頻因子的大小成正相關(guān)。為使系統(tǒng)獲得更好的性能，往往
7、需要較高的擴頻因子，但這又會導(dǎo)致系統(tǒng)的帶寬效率顯著降低[5】。由于水聲信道的帶寬資源極為匱乏，因此，我們提出在水聲擴頻通信系統(tǒng)的接收端采用聲矢量傳感器進行接收，利用其輸出的四路信號，基于子空間分解對混沌擴頻信號進行有效降噪，以使系統(tǒng)在較低的擴頻因子條件下也能獲得理想的抗噪聲及抗多址干擾性能。2．1聲矢量傳感器模型圖2基于矢量傳感器接收及子空間分解的混沌擴頻信號聲矢量傳感器輸出四路接收信號，它聯(lián)合拾取降噪原理框圖聲場中的聲壓和振速信息。遠場窄帶相干信號源空首先對矢量傳感器輸出的4路信號分別進行同間入射圖如圖1所示，則矢量傳感器的時域輸出模步，然后采用與發(fā)射端相同
8、的混沌擴頻序列，分別型可表示為：對同步
