IDMA水声多用户下行通信链路迭代接收算法

水声通信网络的快速发展对多用户水声物理层通信技术提出了迫切的需求。本文主要针对水声多用户下行通信链路中存在严重码间干扰和多址干扰的问题,提出了一种交织多址（IDMA）水声多用户下行通信链路迭代接收算法,能够根据译码器输出的软信息对估计的信道进行迭代更新,同时根据信道估计结果重建各用户对当前用户的多址干扰（MAI）,并使用干扰抵消器予以抵消,通过在均衡器、译码器和干扰抵消器之间的迭代逐次提高当前用户信息的输出信噪比,最终实现正确解调。其中,信道估计算法采用LMMSE初始化的分簇OMP稀疏信道估计算法,多普勒估计采用时频二维搜索结合自相关相位估计的方法,计算机仿真结果表明该接收机具有与已知信道时接近或相当的性能。进行了多用户水声通信海上试验,在4.5km、6km和7km三个距离实现了对2个用户、3个用户和4个用户的同时通信,每个用户的通信净速率约为500bps,证明了本文所提出的方法能够有效应用在多用户水声通信中,为水声通信网络的发展提供了一种重要的物理层通信技术手段。      

水声宽带信号的多普勒补偿

当收发平台相对运动时,水声信道表现出明显的多普勒效应.多普勒效应会引起接收信号频率的偏移,对宽带信号来说,频率偏移值随频率的大小变化,不能简单地用固定频偏进行补偿.选用OFDM信号作为对象,对水声宽带信号的多普勒补偿进行研究,基于Sharif的研究提出了改进算法,分两步进行补偿.仿真结果表明了算法的可行性,并通过对海试数据的处理进行试验验证.     

一种码分多址水声多用户接收系统

研究了一种水声异步多用户通信非集中式接收机系统,将码分多址和空时自适应滤波、多通道判决反馈均衡相结合,克服多用户系统中的多址干扰（MAI）以及水声信道多途效应引起的码间干扰（ISI）,实现指定用户的正确接收。利用实测多通道浅海水声信道响应函数进行了三个用户的异步通信仿真,分别比较了空时滤波均衡与单通道直接解扩、空间分集合并均衡等接收算法的性能,显示了空时滤波均衡接收机在抑制多址干扰、码间干扰、正确区分不同用户等方面的优点。码分多址机制和空时滤波均衡结合使用的特点使系统适合于低速数据传输且水声信道变化较慢的场合。     

一种信道估计动态更新的逐幸存路径处理算法

水声信道复杂的时变特性会影响水声通信系统的性能,在设计时需要进行特殊考虑。利用逐幸存路径处理算法在无需插入训练序列的情况下即可同时进行信道估计和数据检测的特点,提出了一种信道估计动态更新的算法。该算法通过比较当前时刻各条幸存路径的分支量度来判断信道变化的情况,从而决定信道估计更新的时刻,达到动态更新信道估计的目的。仿真结果表明,所提出的基于信道估计动态更新的逐幸存路径处理算法能有效地跟踪信道变化的情况,在时变信道中使用能获得较好的性能。