线性调频信号在水声通信中的应用

烟台大学文经学院 郭子源 梁书源

1 前言

水声通信工程设备的发展进步有利于国家扩大海域探究开发规模，想要提升水声通信质量，必然要使用高效精进的线性调频信号和更加先进的理论支持。为使水声通信在通信过程中提高精准度，获得更优质的使用质量。这些年线性调频信号的研究经过不断发展，已初步取得了一些成就，在许多的水声通信工程中已形成了优质的应用成效。

2 线性调频信号在水声通信中的应用意义

线性调频信号在近几年来，为水声通信工程带来了高效的技术支持，在海洋研究长效的开发利用中，必须重视线性调频信号应用的意义内涵以及成效。

2.1 在海上军事应用中的意义

海上军事中，需要极高的通信要求，同时需要极强的隐蔽性和效率性。在水声通信中应用线性调频信号，能够加强信息机密性，将被发现的风险降到最低。其隐蔽性能够让海军在战争中获得较好的通信效果。在水下战斗时，提高了通信的媒介，让军事通信有较强的技术支撑，避免出现因水下通信困难而导致军事活动受阻的情况发生。线性调频信号能够悄无声息地利用通信信号技术，传递敌方的信息、位置，让军事能够通信的范围更大。

2.2 对海洋生物的意义

线性调频信号在研究升级中，注重对海洋生物进行保护。如果在海洋中进行调频通信传播，往往对海洋生物的健康产生不利影响。严重时将导致大量的海洋生物死亡、失去听觉，沦为猎物。因此线性调频信号在研究中，极其注重防止和减少水中通信产生的声波噪音对海洋生物的损害。尽量保护水生动物，减少人类行为对海洋生态的破坏，让水中的信号传播更加无害[1]。

2.3 对水声通信设备升级的意义

在海洋中进行通信设备的建设往往是较大的工程，线性调频信号技术在应用过程中，能够控制远程信号接收的范围。能够极大程度地减小设备的体积和零件需求，让通信设备的设置更加隐蔽，让通信算法更加简洁，减少复杂工程带来的隐蔽性的降低。远程通信技术中线性调频信号的研究能够让遥控指令隐蔽发射，加强抗噪性、防干扰性，这极大地优化升级了水声通信设备，让设备更加精细，节约安装成本，同时小型设施也能增加抗风险能力，同时能够扩大安装范围。

2.4 对水声通信速率提升的意义

在海洋中进行水声通信，往往要克服许多环境上的阻碍干扰，许多海洋生物以及海洋漂浮物给通信带来了较大的不确定因素，水声通信速率低等问题频繁出现。线性调频信号技术能够利用更加精便的算法和信息解码分析技术进行抗干扰措施和防止通信信息受到篡改。在各项通信监测中，利用良好的接收器进行信息传递，让水声通信速率不断提升[2]。

3 线性调频信号在水声通信中的应用特点

随着我国科学技术的完善进步，线性调频信号技术已经广泛应用在各个水声通信工程中，以下是其在水声通信中的几点应用特点。

3.1 线性调频信号随时间做线性变化

M=B／T 是信号频率发生变化时的斜率，M大于零时，就是正向线性调频脉冲，信号中的顺瞬时频率增大。而M小于零时，就是反向线性调频脉冲，信号中的顺瞬时频率降低。在这其中，T代表着信号持续的时间，B 代表着信号扫频带宽。线性调频信号顾名思义就是随时间变动而不断地进行线性变化。调频顺瞬时频率维持在1s，其频率的变动范围为0～200Hz。

3.2 线性调频信号的调制解调特点

线性调频信号在发射传输过程中，需要多个信息径道，在接受信息后进行分析融合，再进行最终信息的获得。但各个信息径道的频率不同，时间、范围、效率会有所偏差，因此线性调频信号的调制解调尤为重要。在实际过程中，我们可以将信号径道进行LFM调制传输模拟，对信息偏差度和延迟率进行分析。对每个不同的信息进行标记，将信号能量进行完善记录。在信息径道发射过程中，将每个信息径道收到的信号进行进一步的分解，记录偏差时间频率。了解延迟原因进行分析优化，多个信号的接受路径不同，产生的中频信号也不同，找出并过滤无用信息径道，对其进行调制解调，减少偏差率，加强信号传输的稳定性，减少信号径道相互的干扰问题。

3.3 提高通信功率以及带宽效率

通信传输中，使用波形的调频信号，能对雷达系统进行路径完善，提高通信系统的效率。将带宽功率的效率提高，利用好信号频谱的资源，在提高效率的同时获得更高的信号能量，降低信息接收中的错误率。提高带宽效率便是提高传输中的比特速率，能够增强信号的信噪比，降低误码率。将线性调频信号实现水中通信一体化，让信号信息的发射更加集中、有效。加上对通信系统的技术优化，能够极大地提升水中通信的发展[3]。

3.4 解决码间串扰问题，获得通信的稳定性

水中的信号传播效率往往较低，延迟率较高。各项信号整合工程较大。因此通过线性调频信号中的频率进行过滤，获得水中的真实信号，捕获信息的传播，这能够有效解决信号码间串扰问题，让信号的防干扰性大大提升，水中通信系统也在无效信号的过滤中，提高了运行的稳定性，使得信号的延迟率降低，获得优质的通信效益。

3.5 M 元LFM 通信技术的应用特点

M元LFM通信技术能够对LFM 信号的函数特点进行利用调制，将信号进行乘积和信号衰落性监测，能够将扫频带宽进行频率的分析，降低信号径道在信号发射后的衰落比，降低LFM信号的敏感度，让信号径道过多的问题不再影响线性调频信号的传播接收，利用MFSK 系统，让数据更具有加密性和抗干扰性。在路径传播途中，利用M个相关性低的调频信号，加入一项噪音技术，让多个信号径道互相识别，防止交叉干扰。让数据传播过程中出错率大大降低，水中通信传播的效率更高[4]。

4 结语

在海洋活动的各项项目建设过程中，先进的线性调频信号技术正被广泛应用在水声通信管理中，其为海洋中各项人类活动带来了更高的经济效益和通信效率。时至今日，水声通信各项智能高新技术仍然在不停地优化完善。必须跟上海洋工程通信建设发展的步伐，通过线性调频信号理论与先进通信设备的结合，将水声通信技术水平不断优化，让其在海洋活动中发挥更大的功能。