0 引言

    水聲信道是無線通信領(lǐng)域中最為復(fù)雜的信道之一,。水聲信道的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性導(dǎo)致信號在傳輸過程的損耗以及多徑效應(yīng),，接收端接收到原始信號幅度衰落^[1],，影響通信系統(tǒng)的解調(diào)和誤碼率。因此,，在接收端經(jīng)常采用自動增益(Auto Gain Control,，AGC)的電路^[2]，可以將接收到的原始信號的幅度調(diào)整到限定的輸入范圍內(nèi),，保證信號的完整性和通信的穩(wěn)定性^[3],。目前，自動增益電路在水聲通信機(jī)中應(yīng)用廣泛,，當(dāng)前對于AGC放大器的設(shè)計(jì)研究越來越多,，一般分為模擬方式和數(shù)字方式。王永龍等人^[4]研究的基于自動增益控制的聲信號處理電路,，依靠硬件電路實(shí)現(xiàn)放大信號作用,，屬于模擬方式，復(fù)雜度低,；賴小強(qiáng)等^[5]研究的數(shù)字閉環(huán)自動增益控制系統(tǒng),，一般依靠算法實(shí)現(xiàn)，性能好,，屬于數(shù)字方式,。本文依靠電路實(shí)現(xiàn)抑制幅度衰落，屬于模擬方式,。

    針對集群海洋觀測^[6],、海洋物聯(lián)網(wǎng)(IoT)^[7]、微小型水下無人航行器^[8]等應(yīng)用背景下,，對低成本水聲通信設(shè)備有大量的需求,，并且要求水聲通信系統(tǒng)低復(fù)雜度、小尺寸,、低成本,、穩(wěn)健可靠，MFSK提供了一種有效技術(shù)方案,。傳輸過程中,，MFSK 屬于低速率、低復(fù)雜度,、穩(wěn)健可靠的通信體制,。

    孫柏昶等^[9]對8FSK解調(diào)方式進(jìn)行深入研究，從抗頻偏性能和解調(diào)誤碼性能的數(shù)據(jù)結(jié)果來看,，F(xiàn)SK適合用于極低速通信,，適合衰落信道；岳玲等^[10]將Turbo編碼與基于MFSK的水聲通信系統(tǒng)相結(jié)合,，提出軟判決統(tǒng)計(jì)量提取算法,，進(jìn)行湖上實(shí)驗(yàn),，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)通信穩(wěn)定、有效,。

    由于水聲信道的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性,，信號散射、反射,、損耗等現(xiàn)象很常見。在多徑嚴(yán)重的信道中,，接收信號受到的影響主要表現(xiàn)在幅度上,，會出現(xiàn)幅度衰落，時(shí)域上表現(xiàn)為碼間干擾,，頻域上表現(xiàn)在頻率選擇性衰落,。接收端收到的信號幅度出現(xiàn)衰落，信噪比降低,，解調(diào)過程受到影響,，提高了誤碼率，如果兩端距離拉長,，衰落現(xiàn)象更加嚴(yán)重,，接收信號不夠完整，會出現(xiàn)完全解調(diào)錯誤的狀態(tài),。MFSK占用頻帶較寬,，在水聲信道傳輸過程中頻率變化會引起幅度衰落，因此自動增益控制是抑制頻率選擇性衰落的有效手段,。

    吳劍明等人^[11]設(shè)計(jì)了兩級放大反饋?zhàn)詣釉鲆婵刂齐娐?，幅度均衡性能良好，提高了水聲通信質(zhì)量,。但從硬件實(shí)現(xiàn)角度,，利用運(yùn)放、濾波器搭建的自動增益控制電路集成度仍有提高的余地,。

    MAX9814是一款低成本,、高質(zhì)量的放大元器件，具有優(yōu)良的自動增益控制功能和較大的增益調(diào)整范圍,，已廣泛應(yīng)用于助聽器^[12],、聲頻檢測^[13]和發(fā)射機(jī)^[14]。本文應(yīng)用芯片MAX9814抑制水聲信道對MFSK通信造成的頻率選擇性衰落,，并在廈門五緣灣海域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。

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作者信息:

李  爽1，2,，3,，邱逸凡1,，2，3,，童  峰1,，2，3

(1.廈門大學(xué) 水聲通信與海洋信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，福建 廈門361005,；

2.廈門大學(xué) 海洋與地球?qū)W院，福建 廈門361005,；3.廈門大學(xué)深圳研究院,，廣東 深圳518000)