王逸林，陈韵，殷敬伟，蔡平，张艺朦

（哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001）

1 引言

21世纪被称为是海洋的世纪，各国将资源开发的目光转向蔚蓝色的海洋，而水声通信技术则是海洋资源开发中的关键技术。不同于无线信道，水声信道被看作为缓慢时变的相干多途信道[1]，具有时间、频率双弥散的特点，且能量的传播损失随距离和频率的增加而增大，因而导致水声信道多途效应严重和通信频带资源的稀缺。一般情况下，可用的通信频带范围只有几千赫兹[2]。这些不利因素严重制约着水声通信技术的发展。

分数阶 Fourier变换(FRFT, fractional Fourier transform)是一种新兴的时频分析工具，其之所以引起研究人员的重视，是因为它具有很多传统Fourier变换所不具备的性质。分数阶 Fourier变换实质上是一种时频变换[3]，建立了分数阶域(u域)与时域的联系。与传统Fourier变换相比，分数阶Fourier变换更适合处理非平稳信号，尤其是 chirp类信号。因为分数阶Fourier变换可以理解为chirp基分解，所以它对于以线性调频(LFM)信号为广泛应用的雷达、声纳信号处理领域有着很高的应用价值。目前分数阶Fourier变换被应用于数字水印技术[4]，合成孔径雷达[5]，模式识别[6]和通信技术中，其中文献[7,8]提出一种适用于无线信道的多载波通信方案，通过在收发两端同步自适应搜索最佳分数阶Fourier变换阶次以实现接收信号具有最小均方误差来应对信道的衰落问题，取得了良好的效果。然而水声信道与无线信道巨大的差异性使得这样的方案无法直接应用于水声通信中，因此开发一种适合于水声信道且能够高速、可靠、稳定的传输信息的通信方案具有重要的意义。……