Данная работа посвящена сравнению преамбул для обнаружения сигналов в гидроакустической связи. Главной особенностью подводного акустического канала является сильное влияние эффекта Доплера. Это связано с тем, что минимальная и максимальная частоты полосы пропускания гидроакустической системы могут отличаться от нескольких десятков процентов до нескольких сотен процентов, поэтому передаваемый сигнал страдает от частотно-зависимого доплеровского сдвига частоты. В работе исследованы варианты преамбулы обнаружения и синхронизации на основе сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ – Linear Frequency Modulated Waveform (LFM) – по англ.) и сигнала с гиперболической частотной модуляцией (ГЧМ – Hyperbolic Frequency Modulated Waveform (HFM) – по англ.). Построены кривые вероятности ложной тревоги и кривые вероятности правильного обнаружения для разных значений доплеровской шкалы, на основании которых проведено сравнение результатов эффективности системы временной синхронизации и оценки доплеровского сдвига для гидроакустической связи при использовании ЛЧМ- и ГЧМ-сигналов. При моделировании стационарного и движущегося передатчика и приемника в подводном акустическом канале показано, что ГЧМ-сигнал обеспечивает наилучшую эффективность в качестве обнаружения и синхронизации.

This paper is devoted to the comparison of preambles for signal detection in underwater acoustic communication. The main feature of the underwater acoustic channel (UWA channel) is the strong influence of the Doppler effect on transmitted signals. This is because the lowest and the highest frequencies of the underwater acoustic system bandwidth can differ from several tens percent to several hundred percent so the transmitted signal suffers from frequency dependent Doppler frequency shift. In this paper, we investigated linear frequency modulated (LFM) and hyperbolic frequency modulated (HFM) preambles for the signal detection in underwater acoustic communications. All signal types have good autocorrelation properties and they can effectively resist the influence of the Doppler effect. The probability curves of false alarm and the probability curves of true detection are constructed for different values of the Doppler scale, on the basis of which the results of the effectiveness of the system are compared when using LFM- and HFM-signals. When modeling stationary and moving transmitter and receiver in the UWA channel, it is shown that HFM signal as preamble provides the best performance in timing and Doppler synchronization.