变速M元扩频水声通信系统研究

针对不同的水声信道和不同的接收信噪比有着不同的最优传输速率的思想,文章根据水声信道的特殊性,提出了一种基于M元扩频的新型水声通信系统,采用不同的码本以实现不同的通信速率。文章阐述了几种码本的产生方法和性质,通过仿真,获取了在几种通信速率在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)和衰落信道下的误码率曲线,并得到了在10-4误码率要求下所需的信噪比,为水声通信系统的灵活性和适用性提供了一种新的解决方案。     

基于符号的LDPC码在OFDM水声通信仿真

低密度奇偶校验码(LDPC)具有结构简单、编码增益高、在高斯信道下接近香农限的性能和可并行译码等特点,是当前通信领域研究的热点。水下有限带宽、多径时变和高噪声等特点的信道使信号在传输时,产生的突发和随机错误使系统误码率较高,通信质量难以保证。提出基于符号的LDPC码的OFDM水声通信系统,利用基于符号的迭代编译码算法可有效纠正突发和随机错误,且与高阶调制结合可以提高水下有限频谱利用率。仿真结果表明:基于符号的LDPC码相比传统主流的Turbo码和卷积码,能以更低信噪比达到正交频分复用水声通信系统误码率的要求。     

级联编码在水声OFDM系统中的应用研究

提出一种适用于水声正交频分复用(OFDM)通信中串行级联码结合交织器的差错控制编码方法,采用了信道编码后的正交频分复用技术,可有效解决水下高速数据传输的可靠性问题。介绍了RS与卷积码级联的原理及其在水声通信系统中的应用,在此基础上进行计算机仿真,仿真信道用水声信道仿真软件来模拟,并进行了水池试验。试验结果证明,使用该方案的水声通信系统性能明显得到改善。     

海洋弱湍流条件下光孤子脉冲通信性能

为降低海洋湍流对水下光通信系统链路性能的影响,将光孤子脉冲应用于水下通信。假定水下通信系统采用开关键控调制,信道采用描述海洋弱湍流的Lognormal模型,推导出了海洋闪烁系数的具体表达式和含形状因子和闪烁系数的通信误码率表达式,仿真分析了不同湍流强度、海洋湍流参数下光孤子、矩形、高斯脉冲光束的通信误码率,最后从脉冲时域角度对比研究三种脉冲光束。结果表明:随着湍流强度的变化,信噪比为5dB时,光孤子脉冲的误码率比高斯型和矩形脉冲的误码率低至少3个数量级。接收孔径和温度与盐度波动对海洋光学湍流贡献的比值是对水下通信误码率影响较灵敏的因素;随着海洋湍流影响因素的变化,光孤子脉冲抵抗外界环境的能力强于其他脉冲,其误码率始终小于高斯和矩形误码率。光孤子时域展宽比高斯、矩形展宽小,但随着距离的增加,三种脉冲展宽趋于一致。仿真结果验证了光孤子脉冲用于水下通信的优势,可为下一步研究提供理论参考。     

浅海水声信道研究与仿真

水声通信是近年来发展迅速、研究相当活跃的通信技术领域之一,它的研究为解决水下信息的可靠传输提供了重要的技术保障。浅海域水声数据传输对于海洋勘探、海洋环境监测、海洋石油开采、海洋空间利用以及海上战争等方面都有着特别重要的意义。本文介绍了浅海水声信道的特点,阐述了如何建立浅海水声信道的模型,并用MATLAB对浅海水声信道进行了仿真和分析。     

基于双模turbo码的自由空间光通信系统特性分析

在自由空间光通信(FSO)系统中,大气信道的信噪比(SNR)特性对系统的通信性能影响很大,提出了双模turbo码的编码方案.从研究大气对自由空间光通信系统的影响出发,在分析了大气信道特性后建立了大气信道信噪比和能见度的关系,详细阐述了双模turbo码的编码、译码原理.应用建立的大气信道的信噪比关系,仿真分析了大气信道的信噪比和大气能见度的关系和两种编码条件下自由空间光通信系统的误码率(BER).结果表明,对于一个实用的无线光通信系统,在要求系统的误码率低于10-5时,基于双模turbo码的系统所要求的信道信噪比比基于普通turbo码的系统的要求低1 dB.因此在相同的信噪比条件下,相对于普通turbo码,双模turbo码能有效降低系统的误码率.     

水声扩频通信的关键技术及试验研究

针对水下声信道的独特环境,利用扩频通信技术的抗多途、抗干扰、低信噪比检测等优良性能,设计并实现了一个水声扩频通信系统。对于水声通信中严重的多途衰落和多普勒频移现象,采用多径分离再合并技术和实时频率跟踪技术有效地解决了以上问题,大大降低了系统的误码率。并采用沃尔什快速相关算法,实时地处理接收信号。通过湖试和海试,验证了此通信系统的优良性能。可以达到低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输性能。     

基于Simulink仿真的数字调制系统性能分析

通过对2ASK,2FSK,2PSK和2DPSK数字调制系统的误码率分析,得出在理想情况下相同信噪比时2PSK的误码率最小,2ASK的误码率最大。利用Simulink仿真软件对这4种调制方式进行了仿真,得到不同的调制与不同信噪比的误码率曲线关系图。仿真结果表明,仿真得出的误码率基本上与理论值有所偏差。证明了在实际的通信过程中,调制系统的误码率不仅与信噪比有关,还与调制系统的抽样数有关。     

级联码在水下远程通信中的应用研究

本文论述了在远程水声通信系统中提高系统可靠性的级联编码方案,对级联编码方案在两种水声信道模型中的性能进行了仿真,对交织器对纠错性能的影响进行了分析并给出了计算机仿真结果,证明级联编码方案对远程水声通信系统的纠错性能有较大改善。     

基对称扩展信道极化算法及其在OFDM水声通信系统中的应用

针对水声通信系统中低密度校验 (Low Density Parity Check, LDPC) 码存在的译码复杂度高和译码错误平层问题,设计了基于极化码编码的水声通信系统,并针对水声信道的极化问题提出了新的基对称扩展极化权重 (Polarization Weight, PW)信道极化法。该算法通过PW高阶基计算各个子信道的极化权重,实现了独立于信道状态的信道极化,解决了传统Polar码编码稳健性差和依赖信道状态的问题。理论研究和仿真结果表明,与传统信道极化方法相比,改进的PW方法具有更稳定的信道极化结果。将该方法应用于正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 水声通信系统中,与现有的LDPC编码方法相比,基于改进的PW极化码具有更低的通信误码率和译码复杂度,且不存在译码错误平层。      

空中对水下平台激光声通信技术的探讨

空中与水下目标间的通信是世界各国正在研究的一个重要但又未完全解决的问题,探讨了一种将激光通信信道、水声信道相结合的空中至水下平台的激光声通信模式,并研究了激光声通信特点及激光声信号的激发机理,建立了激光声通信实验测量系统,实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性.结论:激光一声通信模式可将空中光信道、水中声信道结合起来,具有强大的技术优势;调节激光参数可对通信的激光声信号进行控制.研究结果有助于激光声在海洋中的通信应用.     

基于AR模型的水声信道盲估计算法

给出了基于AR模型的水下通信系统模型,利用基于输出序列自相关阵的Levinson-Durbin递推算法,在不需要训练序列的条件下估计得到信道传递函数,并恢复出原信号。与基于高阶统计特性方法相比,该算法运算复杂度低,估计速度快,更适合高速数据传输信道的估计。通过对水声信道参数盲估计的计算机仿真,验证了该算法具有较高的精度。     

LS码在水声扩频中的应用及估计

水声多径干扰限制了水声直接扩频通信系统的进一步应用,选取性能更好的扩频序列可以提高水声扩频系统的抗干扰性能。在讨论了LS码特性的基础上,提出了将LS码应用于水声直接扩频通信中,并分析了LS码应用的优势。通过多径瑞利水声信道模型仿真,验证了LS码水声扩频通信的良好性能。利用了二次谱和奇异值分解的方法对LS码水声直扩信号的扩频序列进行了估计。仿真结果表明,该方法在信噪比为-11dB时还能准确的估计出LS码。     

基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法

针对常规的相干解调和非相干解调在水声信道通信中可靠性差的问题,文中提出了一种基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法。该方法基于海洋水声信道环境与传播特点,采用统计特性接近环境噪声且具有尖锐自相关、宽带特性的Chebyshev混沌序列作为信息载体和同步信号,并利用欧氏距离分类器对接收信号进行非相干分类判决解调。该方法可有效抑制水声信道因多途传播而引起的频率选择性衰落和码间干扰,从而更好地实现低信噪比条件下可靠水声通信。仿真实验证明,在-10 dB以上信噪比环境下,文中所提通信方法在具有多途效应的水声信道上具有良好的通信性能。     

水声信道的计算机仿真研究

简要分析水声信道的传播特性,建立水声时变多径信道的数学模型,给出一种水声信道的多径传播的计算机仿真方法。通过仿真结果,分析水声信道多径传播的特点,有助于对水声信道的了解及相关问题的设计。     

一种用于水声通信网的多址接入协议

由于传输介质的不同，使得水声通信具有一些有别于电磁波通信的特点。本文针对水声信号传播时延长带来的效率低的问题，为水下环境中的通信网提出了一种新型的冲突避免多址接入协议，该协议通过减少不必要RTS／CTS握手次数，降低了这种预约形式所造成的资源浪费，提高了网络效率。仿真结果显示，该协议在水声环境下，能获得较好的网络性能。     

一种水声信道自适应均衡算法研究

由声波传播的多途效应所引起的码间干扰及信号衰落,使得水下数据传输的速率和可靠性都大大降低。针对多途干扰严重的水声信道,将一种基于最小均方误差算法的信道自适应均衡器应用于水声信号处理中。对该均衡器的基本理论及其结构进行了归纳,结合水声多途信道的基本特点,建立了仿真模型,重点分析了步长参数、信噪比等对算法收敛速度和稳态误差等方面性能的影响,为实现高质量的水下信息传递提供技术支持。     

水下光声混合网络评价(英文)

The deployment of underwater networks allows researchers to collect explorative and monitoring data on underwater ecosystems.The acoustic medium has been widely adopted in current research and commercial uses,while the optical medium remains experimental only.According to our survey onthe properties of acoustic and optical communicationsand preliminary simulation results have shown significant trade-offs between bandwidth,propagation delay,power consumption,and effective communication range.We propose a hybrid solution that combines the use of acoustic and optical communication in order to overcome the bandwidth limitation of the acoustic channel by enabling optical communicationwith the help of acoustic-assisted alignment between optical transmitters and receivers.     

稳定水声通信判决反馈盲均衡算法研究

水声信道环境恶劣,尤其是多径效应常会造成水声通信系统同步位置发生偏移,对均衡算法造成严重影响。从提高均衡算法稳健性的角度出发,在稳定性较高的归一化常数模算法基础上,借助早迟积分比相原理完成对采样位置的跟踪,并结合判决正方形方法提出一种归一化修正常模盲均衡算法。仿真结果表明,这种基于判决正方形的归一化修正常模盲均衡算法具有更好的收敛能力与稳定性,具有较强的抗干扰能力,能保证水声通信高效运行。     

水声多径信道多普勒因子精确估计方法

由水下平台运动导致的多普勒效应是影响高数据率水声通信性能的主要因素,现有多普勒估计方法在复杂水声多径信道条件下估计精度急剧下降。针对此问题,提出了一种可自动匹配水声多径信道的精确多普勒频移估计方法。仿真结果表明：该方法可显著提高水声多径信道的多普勒频移估计精度,信道适应性强,在信噪比大于-5 dB时,估计精度始终保持在10^-4左右,满足高数据率水声通信对多普勒因子估计精度的要求。