Page 103 - 《应用声学》2024年第6期

第 43 卷 第 6 期 彭海源等： 扫扩载波 -直接序列扩频深海水声通信方法 1279

4.2 实验结果与分析 表 1 仿真参数
Table 1 Simulation parameters
首先验证 S2C-DSSS在实测深海信道下的可行
性，并对 S2C-DSSS 与常规 DSSS 的性能进行对比， 仿真参数 DSSS/S2C-DSSS
采样频率 64000 Hz
仿真参数如表 1 所示。仿真结果如图 10、图 11 所
系统带宽 2000 Hz
示。如图 10 所示，与 4.1 节中分析结论相符，常规 包长度 512 ms
DSSS 在信道 1 下受长多径时延影响严重，单纯依 一包调制比特数 16
传输速率 23.4375 bit/s
靠扩频增益已无法抵抗多径干扰，因此误比特率
扩频码生成方式 混沌序列
一直大于 10 −2 ，单纯增加 SNR 已无法降低误比特 扩频码长 32
率。而信道 1 下S2C-DSSS 仿真误比特率随 SNR增 扩频码元脉宽 1 ms
加而持续下降，SNR 大于 4 dB 时误比特率已小于 信息码元脉宽 32 ms
10 −4 ，说明 S2C-DSSS相比于 DSSS能够克服信道 1 进一步验证 S2C-DSSS 系统在深海信道下的
长多径时延的影响，具有更好的抗多径性能。如 通信性能， 持续传输 131136 bit 数据， 在不同
图 11 所示，信道 2 下常规 DSSS 受多径干扰影响较 SNR 下 DSSS 系统与 S2C-DSSS 系统解码结果如
小，在 SNR 大于 9 dB 时误比特率小于 10 −4 。信道 图 12、图 13 所示。仿真结果显示，在信道 1 和信
2 下 S2C-DSSS 在 SNR 高于 6 dB 时误比特率小于 道 2 不同 SNR 条件下持续信息传输过程中，S2C-
10 −4 ，相较于常规 DSSS系统约有 3 dB 的误码性能 DSSS 误码性能均优于 DSSS。在信道 1 下，S2C-
提升。 DSSS误比特率相较于 DSSS 由2.24 × 10 −2 下降为
9.40 × 10 −5 ；在信道 2 下 S2C-DSSS 误比特率相较
10 0
DSSS 于DSSS由7.10 × 10 −3 下降为8.46 × 10 −4 。仿真结
S2C-DSSS
果说明持续通信场景下，S2C-DSSS 性能仍然优于
DSSS，与深海信道具有更好的适配性。
-2
䈟∄⢩⦷ 10 统，其处理增益均与扩频长度 L 有关。仿真不同
由 3.1 节分析可知，对于 S2C-DSSS 与 DSSS 系
扩频长度 S2C-DSSS 与 DSSS 系统在信道 1、信道 2
10 -4 下的误码曲线。仿真结果如图 14、图 15所示。图14
显示，在信道 1 下，增加扩频长度 L 对于 DSSS 系统
-10 -5 0 5 10 的性能提升十分有限。主要原因是在扩频长度小
ؑಚ∄/dB
于最大多径时延情况下，长多径时延带来的码间
图 10 信道 1 下仿真误比特率 串扰对于常规 DSSS 系统仍然产生较大的影响。而
Fig. 10 Simulation bit error rate under Channel 1 S2C-DSSS 由于去斜解调过程能够去除大部分长多
径时延分量，因此增加扩频长度 L，其误码性能提
10 0 升明显，随着扩频长度的增加，S2C-DSSS系统误比
DSSS
S2C-DSSS 特率达到10 −4 以下所需SNR不断减小。图15显示，
10 -1
在信道 2 下，减小扩频长度 L 对于 DSSS 系统影响
较大。主要原因是当扩频长度减小时，系统扩频增
10
-2
䈟∄⢩⦷ 10 -3 益不足以抵抗多径时延的影响，在扩频长度小于 16
时，DSSS 系统在信道 2 下难以实现有效信息传输。
而S2C-DSSS系统在扩频长度减小情况下具有更好
10 -4
的稳健性，其性能下降并不明显。同时，在扩频码元
脉宽一定的情况下，减小扩频长度意味着通信速率
-10 -5 0 5 10
ؑಚ∄/dB 的提高。因此 S2C-DSSS 有望克服 DSSS 水声通信
图 11 信道 2 下仿真误比特率 速率较低的问题，在深海环境下实现较高速率的水
Fig. 11 Simulation bit error rate under Channel 2 声通信。