滤波多音调制水声通信方法研究

针对正交频分复用调制(OFDM)在时变水声信道的影响下系统性能恶化的问题,将无线通信中一种新的多载波通信方法--滤波多音调制(FMT)引入到水声通信中,利用其子载波频谱的强约束性克服水声信道的时变环境引起的载波频偏,从而抑制系统的子载波间干扰(ICI);同时,在接收端采用基于信道估计的分数阶判决反馈均衡技术来有效补偿由...     

OFDM技术及其在短波通信中的应用

正交频分复用是采用多信道数字调制，将数据经编码后调制为射频信号的技术。在短波信道中应用OFDM技术，利有Ⅳ路子载波，在相同数据传输速率下，码元周期延长N倍，远大于信道的延时，从而消除码间串扰。各子载频之间满足正交条件，使信号频谱可重叠，提高频谱利用率，并有良好的频率分集效果，能抗多径强窄带干扰。为进一步克服码间串扰的影响，一般利用计算IDFT时添加一个循环前缀的方法，在OFDM的相邻码元间增加一个保护间隔，使相邻码元分离。     

基于分频带传输的单载波水声通信技术研究

针对正交频分复用技术的峰均功率比较高且对多普勒频偏敏感等问题,提出基于分频带传输的单载波水声通信技术,为水下高速通信领域提供了一种可行性方案。该方案将相对较宽的通信频带划分为若干子带,在每个子带间插入保护频带,以消除载波间干扰。开展了水声通信试验,发射换能器频带被划分为两个子频带,每个子带带宽为2.25 kHz,子频带保护间隔为0.75 kHz,载波频率分别为3 kHz和6 kHz. 采用被动时间反转镜联合判决反馈均衡器的接收机结构抑制码间干扰,当映射方式为8相移键控时,3 km、5 km和7 km距离上的试验数据均实现了通信速率为9 kbit/s的 低误码率数据传输,验证了该系统的稳健性。     

基于双向判决反馈均衡器的水声通信海试试验研究

将被动时间反转镜（PTRM）技术与双向判决反馈均衡器（DFE）相结合,设计并实现了高可靠性的单载波水声通信解码方案。接收端采用PTRM压缩信道多途结构,聚焦信号能量;利用双向DFE将传统DFE和反向DFE输出结果合并,进一步降低错误判决的概率,提高系统稳健性。在时不变浅海水声信道环境中,开展的水声通信试验数据处理结果表明：与传统DFE相比,双向DFE能够获得一定的处理增益,5 km、7 km和10 km通信距离上的均衡后输出信噪比分别提高了2.74 dB、 2.36 dB和1.54 dB,有效改善了解码性能。     

基于OFDM/DMT的短长度循环前缀分析

基于正交频分复用系统/离散多音调制系统(OFDM/DMT)的短长度循环前缀,设定相关信号并引入参数完成系统模型和干扰消除.通过分析短长度循环前缀对系统性能的影响,导出载波和符号间干扰能量谱密度计算公式,且得知二者的能量谱密度值相等.该分析以非对称数字环路传输系统为例,其噪声在DC附近集中.     

π旋转LDPC码在MB—OFDM超宽带系统中的性能分析

利用π旋转LDPC码设计多带正交频分复用超宽带的实现方案．系统在基带内利用基于128点FFT变换的OFDM调制解调方案．运行时，发射端的二进制消息在进行QPSK调制前利用π旋转LDPC鳊码器进行鳊码．经QPSK调制后的数据通过串，并转化器后，进行128点的IFFT变换．为制止时间域复基带信号的ISI与内载波干扰的影响，在UWB信道前加了一个循环前缀．通过仿真计算，π旋转LDPC码优于并行级联卷积码的性能．     

单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下,进一步提高水声通信质量,在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上,基于矢量水听器和高阶差分调制技术,提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值,利用信道仿真软件建模实际水声信道,仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益,单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善,验证了该系统的可行性和优越性。     

单载波频域均衡技术及其在水声通信中的应用

论述了水声通信单载波频域均衡（SC-FDE）的基本原理、系统框架以及在SC-FDE系统中所采用的基于导频的最小平方（LS）信道估计方法。针对水声通信信道的特点，分别对SC-FDE和OFDM在相同多径效应和多普勒频移条件下的性能进行了分析，结果表明：在较高信噪比条件下，SC-FDE可比OFDM更有效地对抗多径和多普勒频移的影响。此外，SC-FDE还能克服OFDM存在的峰平功率比（PAR）过大的问题。该技术在水声通信中有良好的应用前景。     

基于正交小波变换的判决引导联合盲均衡算法

为了克服水声信道时变多途的影响和基于统计特性的线性均衡(LE)算法收敛后稳态误差大的缺点,提出了基于正交小波变换(OWT)的判决引导联合盲均衡算法(OWT-LE+DD).该算法将OWT理论引入,充分利用OWT良好的去相关性,加快了收敛速度,并采用软判决的方式与判决引导(DD)算法相结合,纠正信道引入的载波相位旋转,减小了稳态误差。水声信道的仿真结果,表明了算法的有效性。     

基于循环统计量的OFDM信号CFAR检测及参数估计

文中结合OFDM信号二阶循环特性的自身特点,提出一种基于循环统计量的OFDM信号CFAR检测算法.通过采用改进的自相关算法确定特定时延,将协方差估计矩阵由2N维降至2维,避免多维运算的复杂度.并在此基础上,实现了对OFDM符号长度、有用符号时间、循环前缀长度、子载波间隔的盲估计.仿真实验表明,该算法具有较强的抑制加性干扰和乘性干扰的能力;并能在缺乏先验知识的条件下,实现低信噪比下OFDM信号的可靠检测及其参数的有效估计.     

基于分布式时间反转处理技术的水下节点网络物理层方案研究

时间反转处理技术可以在不需要传感器阵列结构等先验知识的条件下,在非均匀介质中实现声束的自适应聚焦,应用于水声通信时,可以减轻由多径传播所引起的码间干扰,提高通信速率。传统的时间反转技术均需要一个垂直线列阵作为时反镜,增加了节点复杂度及成本,本文所提出的基于分布式时间反转法通信的网络物理层方案,充分利用网络中多个独立节点的自身资源,组成分布式时间反转镜,在保留传统时间反转法通信优良特性的前提下,不需要再设置垂直线列阵,降低了节点复杂度及成本,兼顾了网络通信速率、节点复杂度以及信息传输保密性的需求。利用海洋环境实测数据得到的仿真试验结果表明,提出的基于分布式时反技术的水下节点网络物理层可聚焦多径信号,减轻多径传播带所引起的码间干扰,其性能与传统时反法相当,若联合判决反馈均衡器则可进一步提高系统性能。     

一种水声扩频通信系统模型的仿真与分析

针对影响水声通信系统高速和高可靠性能的主要障碍问题,提出了一种改进的RAKE接收技术方案。通过研究水声信道衰落特性和水声相干多途信道模型,建立水声扩频通信系统模型,详细分析编码技术对系统性能的影响,并给出Rake接收机在不同合并方式下的仿真分析及数据。仿真结果表明,该方案能较好地解决水声数据传输中的多径干扰,是有效、可行的。     

载波频率不一致且频谱严重交叠干扰下的盲自适应多用户检测试验研究

运动水声多用户通信时,干扰用户的载波频率很可能和期望用户的载波频率不再一致。针对运动水声多用户通信载波频率不一致时的多址干扰（MAI）问题,提出了适用于载波频率不一致下的盲自适应多用户检测（BAMUD）算法。利用虚拟用户技术,将期望用户的多途干扰（码间干扰）虚拟成MAI,即将水声多用户通信系统中的信道均衡环节和MAI抑制环节整合成一个环节,简化通信系统结构;利用卡尔曼滤波（KF）BAMUD（KF-BAMUD）算法的MAI抑制特性,即利用了KF在最小均方误差准则下的最优估计特性,抑制载波频率不一致下的虚拟MAI,有效估计出期望用户的传输数据,实现多用户通信。在渤海和渤海结冰期进行了载波频率不一致下的多用户通信试验,良好试验效果验证了所提算法的有效性。     

An Adaptive Multiuser Chip-Rate Equalizer for CDMA Underwater Communication System

Direct-sequence code-division multiple access （CDMA） is considered for multiuser communication network in underwater acoustic channel, where extended multipath and rapid time-variability are encountered. To track and compensate the channel distortion, a decentralized hypothesis-feedback equalization （HFE） algorithm based on chip-rate update has been used[1]. But due to multiple access interference （MAI）, its performance suffers degradation. For this reason, successive interference cancellation hypothesis-feedback equalization （SIC-HFE） algorithm is proposed, which combines the capabilities of FIFE to track the time-varying channel and SIC implemented by cross-over feedback filters to cancel out the MAI effects between users. Simulation and experiment results show that the proposed algorithm can significantly improve the performance of asynchronous multiuser CDMA underwater communication system.     

基于差分正交频分复用的水下语音通信应用研究

将差分正交频分复用( OFDM) 水声通信技术与混合激励线性预测语音编码技术相结合,设计并实现差分OFDM 水下语音通信系统,使其能够有效地对抗多途干扰,并具有低峰均比、高传输速率等优点,从而能够满足水下语音通信的速率要求。使用不同编码效率的信道编码,对系统的抗干扰能力进行了仿真,得到对应的信噪比和误码率的关系曲线,指出了编码效率的损失可提高系统的鲁棒性。对不同码率卷积码下的差分OFDM 水下语音通信进行了湖试研究,并在1/3 码率卷积码下比对采用块状导频的OFDM 水下语音通信,给出了相应的合成语言效果,验证了系统的有效性和优越性;在不同通信距离上验证了系统的鲁棒性。     

多输入多输出正交频分复用浅海水声通信打孔判决反馈信道估计算法

主要研究多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)水声通信判决反馈信道估计技术。针对传统判决反馈信道估计算法在非高斯加性噪声环境下跟踪估计缓慢时变水声信道存在误码遗传的缺点,提出了水声通信打孔判决反馈信道估计算法。利用级联码解编码信息评价水声信道频域响应估计值的可靠性,删除偏差明显的频域子信道,结合插值等手段恢复完整的信道频域响应,作为信道反馈信息。仿真和水池实验结果表明,基于打孔技术的判决反馈信道估计算法相较传统算法能够更好地抑制误码遗传,对抗突发噪声,跟踪信道的缓慢时变,提高水声通信质量。