现代国防装备及工业设备中,穿过金属结构进行无线通信正逐渐成为重要的工业需求。传统的无线通信技术是以电磁波为媒介进行传播的,但是密闭的金属结构造成的法拉第效应使得电磁波无法有效完成信息传输。利用超声波穿透性强、能量集聚性好等优点,在不采用物理钻孔的前提下,穿过金属壁传输图片、语音、视频等信息成为研究热点。本文对过金属壁超声无线通信关键技术进行了深入研究,分低速通信和高速通信两大部分。主要研究内容包括:(1)分析了过金属壁超声半双工低速通信系统中的数据传输调制方式,其中发射侧到接收侧采用幅度键控调制,接收侧到发射侧采用阻抗调制。对通信系统的总体结构进行了设计,并根据所发信息的类型完成了信息编码与解码方案设计。(2)为提升通信速率,研究了基于消除回波原理的高速通信技术。在测试过金属壁超声通道电压传输特性及脉冲响应基础上,辨识了通信信道传递函数,设计了预校正滤波器实现了回波消除。仿真结果表明,该技术可使通信速率提升至100Kbps,但超过该速率长时间传输数据,消除回波的效果有所下降,降低了在实际应用中的可靠性。(3)研究了基于正交频分复用(OFDM)原理的过金属壁超声高速通信技术。设计了适合于过金属壁通信信道的调制方案,实现了帧同步、频偏估计,相位跟踪等关键算法;根据信道脉冲响应优化设计了子载波数目、循环前缀、符号长度等参数;采用卷积编码、打孔、交织提高了通信信道的可靠性。分别采用BPSK和QPSK两种调制方式下在不同信噪比下进行了通信仿真。仿真结果表明,该方案可有效对抗码间串扰,使通信速率得到有效提升,达到1Mbps。(4)构建了过金属壁半双工低速通信系统,并通过传输温度、图片等实验对系统性能进行了测试,结果表明系统可在低误码率下以10Kbps的速率稳定运行。搭建实验系统,对基于OFDM调制过金属壁高速通信技术进行了原理实验验证,结果表明高速通信速率能够达到1Mbps。验证了高速方案切实可行。