M元线性调频远程水声通信新技术

浅海远程水声通信由于水声信道带来的严重多径干扰和衰落,导致通信速率低、误码率高以及接收端信噪比低等缺点。针对这一问题,提出了一种比较有效的M元线性调频(LFM)水声通信技术。M元LFM通信技术在发射端利用不同频段内多种不同调制斜率的LFM信号进行信息编码,在接收端用相应的拷贝相关器组进行信息解码。该方法具有较强的抗多径干扰和信道衰落的能力,且在低信噪比下的检测性能好。海试数据分析及仿真结果表明:利用M元LFM技术,在距离为80 km、带宽为200 H z、通带内平均接收信噪比为3 dB的情况下,利用单水听器接收,在误码率为1-0 4条件下,水声远程通信的数据率可达20 b it/s,此时带宽利用率为0.1 b it/(s.H z)。     

M元扩频OFDM水声通信新方法

扩频水声通信能够抗信道衰落、多径干扰,具有传输距离远、可靠性高、被截获性低的优点。然而,水声通信可用带宽很窄,导致其数据率低。文章在伪随机序列扩频水声通信和OFDM水声通信研究及湖上成功实验的基础上,提出了一种基于M元伪随机序列组和OFDM技术的新型扩频OFDM(MSS-OFDM)水声通信方法。该方法能使得扩频水声通信数据率提高2.(log2M).(log2Q)倍。从理论上分析了M元扩频OFDM在高斯白噪声信道(AWGN)下的误码率性能,并通过仿真验证了其较强的稳健性。利用湖试测量得到的多径信道参数模型,分析比较了OFDM、SS-OFDM以及MSS-OFDM的水声通信误码率性能,结果表明:M元扩频OFDM具有双重抗多径干扰的优点,即使在没有保护间隔的情况下,也能获得较好的通信效果;由于采用了伪随机序列组,该方法也可用于水声网络通信。     

自适应多制式正交多载波高速水声通信技术研究

水下无人航行器(UUV)的水声通信涉及UUV与指挥舰船以及UUV之间的水声通信技术,通信系统的环境复杂、距离多变。若采用单一数据率传输模式,则通信系统受制于最大工作距离以及最恶劣信道而采用最保守的通信数据率,使得该类型的水声通信的数据率较低。提出了适合于UUV之间及其与指挥舰船之间远、中、近全程变数据率通信的自适应多制式正交多载波(MOM C)水声通信技术,该技术可使通信系统在不同距离、不同信道环境下的通信数据率逼近该信道的最高值。湖试结果为误码率<10-4时,5 km通信数据率为9090 b/s,25 km为2000 b/s。     

采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术

水声信道的时变相位起伏使得实现可靠的相位跟踪比较困难,从而造成基于相位检测的水声通信接收机结构复杂。提出基于FSK调制的直接序列扩频(DSSS-FSK)水声通信系统。它采用FSK调制和非相干检测,对DSSS-FSK信号的相关解扩和RAKE解调方法进行了研究。数值仿真和湖试数据处理表明,DSSS-FSK信号兼有扩频信号抗多径、低截获概率和非相干检测简单可靠两方面的优点,特别适用于低信噪比、强多径的水声信道中。     

一种用于多码扩频水声通信的假设反馈均衡算法

在水声通信中,受到信道带宽的限制,直接序列扩频传输的数据率较低,为提高系统数据率,对多码扩频的应用进行研究。但在此情况下,受到信道快速时变以及码间干扰与子通道间干扰的影响,传统RAKE接收机可能无法完成正确解调。一种应用于直接序列扩频的假设反馈均衡器采用码片级的自适应均衡以及对假设序列的反馈,能够有效地跟踪补偿信道时变与码间干扰,但是对于多码扩频系统,由于未对子通道间干扰进行抑制,直接应用将导致系统性能损失。为此,提出一种改进的假设反馈均衡算法,它引入并行干扰消除结构并将其与假设反馈均衡相结合,能够同时实现时变信道跟踪以及码间干扰与子通道间干扰抑制。仿真结果表明采用此算法可以显著提高多码扩频系统的性能。     

直接序列扩频水声通信中的自适应多普勒补偿方法

当直接序列扩频水声通信的收发机存在相对运动时必须对接收信号进行多普勒补偿,但现有补偿方法在频率扩展信道中存在多普勒残留,使系统性能下降。文章提出了一种针对直接序列扩频的每路径自适应多普勒补偿方法,此方法通过解算互模糊度函数获取信道中各路径的时延与多普勒因子,并采用多相滤波器内插方法分别对各路径到达信号实现符号级自适应多普勒补偿,同时借助RAKE接收机将各路径信号的解调结果作为时间分集进行合并。在双扩展水声信道中的仿真分析表明,该方法提高了输出信噪比和信号畸变比,具有更好的时变跟踪性能。     

DS/CDMA信号的数字接收技术

对直接序列扩频码分多址 (DS/CDMA)信号的数字接收技术进行分析 ,并指出 DS/SSMA信号数字接收时需要解决的关键技术 .     

水声多径信道中的空时分组扩频编码方案

基于空时编码的发射分集具有改善水声通信系统性能的潜力,文章提出了一种空时分组扩频编码(STBSC)方案,可以在有多径传播和路径时延的水声信道中获得发射分集.该方案将经空时分组编码后形成的多路信号用不同的正交码扩频,接收信号经相干解扩后进行独立的最大似然译码.文中给出了方案的理论模型,提出了2种构建判决变量的方法,并在有多径时延和传播时延的信道中进行了性能仿真.仿真结果表明,与单发射的直接序列扩频方案相比,采用两发射、单接收的STBSC方案可获得2 dB的分集增益,采用Rake接收还可增加2.5 dB的分集增益.     

扩频系统的容量和频带利用率分析

分析了Ｒａｙｌｅｉｇｈ多径衰落信道中，采用Ｒａｋｅ接收的直接序列扩频（Ｒａｋｅ－ＤＳ）系统的容量和频带利用率。着重讨论了扩频带宽、Ｒａｋｅ分集数和窄带干扰对系统容量和频带利用率的影响。     

直扩水声通信机的码同步技术研究

为了降低扩频码同步技术对硬件的依赖,提高水声通信机的性能,对传统直接序列扩频码同步技术进行了一些改进。扩频码同步技术包括码捕获和码跟踪两个阶段,在码捕获阶段,采用双倍补零法扩展接收信号与接收机本地扩频码序列,使两者满足基二快速傅里叶变换运算的要求;在控制逻辑部分采用蓄水池抽样算法来确定范围内载波频偏值的计算顺序,无需按照固定顺序遍历范围内的载波频偏值,从而减少了计算量。在码跟踪阶段,采用了全时间超前-滞后非相干相关同步跟踪回路,采用双Δ值延迟锁相环的设计,扩大了跟踪范围,降低了失锁概率。最后基于DSP平台实现了直接序列扩频水声通信系统,该系统通过了水箱实验环境的测试。     

TDRSS高速反向链路多进制扩频抗干扰方案研究

分析了跟踪与数据中继卫星系统（trucking and data relay satellite system,TDRSS）高速反向链路数据组2（data group2,DG2）传输带宽和功率受限的特点,针对其在高信息传输速率条件下提高抗干扰能力的需求,提出了多进制扩频抗干扰方案。在研究了多进制扩频技术在高速率传输下抗干扰性能的基础上,结合该技术对高速链路进行建模,并根据模型进行了数字与半实物仿真。仿真结果证明了多进制扩频抗干扰技术能在有限的传输带宽内大大提高高速反向链路抗干扰性能。     

多子信道扩谱系统及其抗干扰性能

文章基于多元扩频、直接序列扩频、正交频分复用和多载波码分多址等技术,提出了一种无线通信抗干扰新体制——多子信道扩谱(MSCSS:Multi-Sub-Channels Spread Spectrum)系统.系统的发送端采用信道伪随机码和子信道伪随机码两次扩频,将每一比特信息用16个子信道信号按时分方式传输,各子信道的伪随机码相互正交,其中心频率也相互正交;接收端对每一比特信息采用并行积累,自适应门限判决,实现对多子信道扩谱信号的相关接收处理,从而提高通信系统的抗干扰能力.     

高速多进制正交扩频通信系统的编码和调制

介绍了多进制正交扩频通信的基本原理以及正交扩频码的选取 ,提出了传输两个逻辑信道 ,实现快速同步捕获和高速信息传输的新方法 ,适合于高速分组无线网的应用环境 .最后给出了传输信息速率为 2 5 6kbit/s和 5 12kbit/s,码片速率为 4 0 96MChip/s的 16进制正交扩频编码和QPSK调制器的实现方案及试验结果     

一种双正交循环码M元扩频接收机性能分析

提出了一种采用双正交循环码的M元扩频接收机可案，在发送端，每个用户采用双正交循环码买现M元扩频，而接收机利用一个变换域匹配滤波器就可完成M元扩顿信号的解扩，与传统的M元扩频系统相比较，该方案有效地降低了M元扩频系统的复杂度和选码的难度。     

基于预均衡的正交循环码M元MC-CDMA系统研究

提出了一种适用于TDD上行链路的基于预均衡和正交循环码的M元MC-CDMA系统．各移动用户使用正交循环码进行M元扩频,降低了选码的难度．由于上行链路的M 元MC-CDMA信号在传输前经过了预均衡处理,使得各用户信号在到达基站后能够保持良好的正交性．在将基站接收信号分别与各用户原型扩频码镜像序列的OFDM调制结果相乘后,利用OFDM解调器可同时完成M元解扩和多载波解调．研究结果表明,本系统的频带利用率和计算复杂度均优于传统的M元MC-CDMA系统．     

移动自组织网络中可变速率自适应同步捕获

基于多进制正交扩频通信的原理，提出一种同步信道辅助的多进制正交码扩频系统设计方案．通过传输两个逻辑信道，分别实现快速同步捕获和高速信息传输．即传输多进制正交码扩频的数据信息同时，传输一路同步和控制逻辑信道，来建立接收端的载波和码元同步．采用具有尖锐单峰特性自相关函数的巴克（Barker）码做同步码组，且利用巴克码的不同组合传递数据速率信息．依据匹配滤波器的算法原理，实现快速同步捕获．并据移动通信信道的特点，提出了自适应门限的思想，设计实现了适合于移动自组织网络指标要求的应用系统，证实了方案的有效性．     

基于Walsh码的多用户正交调制混沌通信方案

基于Walsh码产生正交载波,提出两种多用户正交调制混沌通信方案。方案一发送端对多个用户的数字信息进行正交调制,接收端基于混沌同步根据最小误差概率准则检测数字信息。方案二发送端用多个不同的时隙同时传送多个用户的数字信息,接收端采用相关法非相干检测。分析了两种方案的理论误码性能并进行了仿真,结果表明两种方案的抗噪声及抗多径干扰的能力均较强。