盲均衡算法抵抗水声信道多途干扰的实验研究

介绍了盲均衡器对具有多途效应的BPSK相干水声通信数据均衡的实验结果。采用Matlab编程，获得了符合盲均衡要求的信源信号，通过在水池发射具有低频载波的信号，获得了具有多途水声信道特性的BPSK数据，经过解调、同步等处理后，检验了隐含和直接使用高阶统计量的盲均衡算法对实际多途水声信道的均衡效果，并与传统的自适应均衡算法进行了性能对比。结果表明，一种常数模判决反馈盲均衡算法，获得了与自适应算法很接近的性能。     

多径衰落信道下BOC信号捕获性能分析

针对多径衰落信道下BOC(二进制偏移载波)信号的捕获问题,通过对多径衰落信道建模,运用目前较优越的捕获算法对各信道下的捕获性能进行比较。结合莱斯因子K、多径径数L以及多径延迟,分析了多径衰落信道对B OC信号捕获产生的影响。理论分析和仿真结果表明,K值越大,捕获函数峰值越大,捕获性能越好;L值越小,出现副峰越少,捕获性能越好。     

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。     

BOC调制信号研究

随着新一代导航系统一欧洲Galileo卫星导航系统的建设和美国GPS现代化研究的进展,新型的卫星导航信号结构成为关注的热点,尤其是新型的调制方式--BOC调制（Binary Offset Carrier）有利于降低信号问的互相干扰,改善定位性能,成为新一代GPSM码和Galileo导航系统的主要选择。本文重点讨论BOC调制信号的定义、功率谱密度、相关函数以及“峰值跳跃”的捕获方法。     

BOC调制信号研究

随着新一代导航系统一欧洲Galileo卫星导航系统的建设和美国GPS现代化研究的进展,新型的卫星导航信号结构成为关注的热点,尤其是新型的调制方式-BOC调制(Binary Offset Carrier)有利于降低信号问的互相干扰,改善定位性能,成为新一代GPS M码和Galileo导航系统的主要选择.本文重点讨论BOC调制信号的定义、功率谱密度、相关函数以及"峰值跳跃"的捕获方法.     

BOC调制导航信号关键技术研究

BOC调制作为一种导航信号体制,具有良好的抗多径和抗干扰性能,同时实现共用载波频率条件下的频谱分离。与BPSK调制信号相比,BOC调制信号具有多径误差小、码跟踪热噪声误差小的优点。通过对BOC调制技术和合路方式的深入分析,给出了各种BOC调制的自相关和功率谱函数,以及各种合路方式的分析比较。通过仿真验证了BOC信号的码跟踪性能和抗多径性能的优越性。     

基于BOC调制的伪卫星抗多径性能研究与分析

针对室内环境下伪卫星信号易受多径效应影响的情况,提出采用BOC调制来对抗伪卫星信号多径效应的设计思路.对几种不同的BOC调制方式以及传统的BPSK调制方式的多径误差包络、Gabor带宽进行了比较,仿真结果表明,当直达信号相对反射信号的幅度(Signal to Multipath Ratio,SMR)为-6 dB、超前减...     

导航信号的BOC调制方式

BOC调制方式适应导航发展的新需要,它实现了频谱分裂以充分利用现有频段资源,且具有比传统BPSK调制方式更好的相关性能,从而可以提高根据相关特性测距的精度。介绍了BOC调制信号的频谱、功率谱和相关函数的特点。针对BOC调制信号相关函数的多峰结构容易造成捕获模糊,提出了3种相应的接收处理方法:类似BPSK的单边带处理方法、峰跳法和一种无模糊跟踪鉴相器算法。     

多径BOC信号捕获性能分析

针对多径情况下存在一阶多普勒变化率的高动态二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)信号捕获困难的问题,本文提出了基于部分匹配滤波器(Partial Matched Filter,PMF)和分数阶傅里叶变换(Fractional Fou-rier Transform,FRFT)相结合的多径情况...     

我国未来卫星导航信号的优先选择——BOC调制信号

对BOC调制信号的产生、谱特性、自相关、码跟踪和接收处理方法进行了分析。结果表明,与BPSK信号相比,该信号可以实现频段共用,同时实现频谱分离,具有较强的抗干扰能力;在相同码速率条件下,其相关函数曲线更陡峭,具有更高的码跟踪精度和更好的多径分辨能力;采取有效处理方法可以消除BOC信号相关函数中多峰造成的模糊问题。鉴于BOC信号的优点,建议我国未来卫星导航信号优先选用该信号。     

水声网络通信性能分析

该文根据水声信道传播特性及水声网络结构特征,建立了基于水声网络的通信性能分析模型,并仿真分析了对等网络和汇聚网络两种水声网络结构的通信性能与节点间距、网络规模、工作繁忙度以及发射功率等因素的联系,结果表明通过适当的网络设置和协议设计能够优化网络的通信性能,并且存在使通信带宽效率最优的水声网络节点间距。该文的研究成果对水声网络应用具有指导意义。     

水声信道中的迭代分组判决反馈均衡器

与传统的时域均衡相比,频域均衡为单载波传输系统提供了一种计算更为有效的方法。该文对有大多径时延和多普勒频移的水声信道中的频域分组迭代判决反馈均衡器(IB-DFE)进行了研究,提出了一种联合迭代均衡和频域信道估计(JECE)算法,分析了JECE算法的性能以及不同数据参数对IB-DFE性能的影响,并计算了IB-DFE的计算复杂度。仿真结果表明,所提出的JECE算法对时变水声信道有更好的适应性。与TD-DFE相比,IB-DFE有3.6 dB以上的信噪比增益和约19%的复杂度增益,而且随着多径时延和多普勒频移的增加,这种性能增益会进一步增加。     

水声测距技术研究

水声信号相比其它信号在海水中能传得更远和更深,提出了水声测距的技术体制和几种水声信号测距处理方法,分析了海洋环境对水声测距的影响因素,对水声伪随机扩频测距的时间分辨率进行了试验测试,给出了用于同步测距的芯片级原子钟守时性能,对于提升水下高精度导航系统性能有一定参考价值。     

非合作水声低载噪比直接序列扩频信号的载频估计方法

在非合作条件下,该文针对水声直接序列二相调制扩频信号的载频估计,提出了一种在载噪比较低和信号产生较大畸变情况下仍保持一定估计准确度的方法。分析了该类信号的功率谱特性,利用其载频处的谱包络下凹特性,提出功率谱包络局部极小值载频估计方法。论文采用重心法获得载频初值,再通过初值附近的局部最小值搜索以获得载频的精确估计。该算法复杂度低,低载噪比和信号失真情况下鲁棒性好,具有一定的实用价值。采用蒙特卡洛方法进行了仿真验证与性能评估,仿真结果与理论分析一致。海试结果也验证了该方法的可行性与实用性。     

一种用于水声通信的喷泉码最大似然译码方法

针对水声通信特点,研究随机线性喷泉码及最大似然译码,在分块数较小的包传输中纠正删除错误。传统的最大似然译码为整包统一处理,译码延迟大。该文提出一种逐行累增的高斯消去方法,将译码过程划分到各块到达时隙中执行,利用二进制分布求和的概率公式对单块到达所需计算量进行分析。在实际水声通信处理平台上进行了验证,满足实时计算需求,可用于水下图像、传感器数据等的传输。     

非合作水声脉冲信号的单水听器匹配场定位研究

该文以非合作水声脉冲信号为对象,研究非合作条件下水声信号的单水听器匹配场定位。首先根据水声脉冲信号的短时瞬态非平稳特性,设计具有自适应径向高斯核函数的时频分布进行频率估计。然后利用声场传播模型计算声场,求解海洋信道脉冲响应。由计算出的信道脉冲响应和水听器上的接收信号,使用时域最小二乘的方法得到搜索网格区域上的拷贝场信号。最后通过建立误差代价函数,获得表征目标位置的模糊表面,实现利用单个水听器对非合作水声脉冲信号的匹配场定位。通过仿真实验和实际海试数据的验证,证明了该方法的有效性。     

一种用于格型拓扑的水声传感器网络TDMA协议

由于海洋信道恶劣的传输条件,使设计可靠且有效的水声传感器网络MAC协议面临极大的挑战。该文针对六角格型网络的结构特点提出了G-TDMA协议,该协议通过对时隙的空间复用,提高了信道资源的利用率;并且在数据帧的发送过程中完成网络节点间的同步,从而降低同步开销;同时根据水声信道的高传输延时和起伏特性,加入了保护时间以避免数据冲突。仿真结果表明,在水声信道条件下该协议可有效地改善网络性能。     

水声扩频通信中多普勒估计与补偿算法研究

通信系统普遍受多普勒效应影响,因而载波同步成为通信中的一项关键技术。在水声通信中,由于声速有限,信道中的多普勒效应的影响更为明显。该文在一个基于软件无线电机制的水声扩频通信系统中,对水声信道的多普勒效应进行分析和建模,并在此基础上提出了一种有效的水声扩频多普勒估计与补偿算法。仿真实验表明,算法能够在-22 dB的情况下有效地对15 m/s以内产生的多普勒频移进行估计与补偿。算法经过海试测试,在6节速度及加速减速过程中,系统均能够成功地完成载波同步。     

基于定向收发的水声通信网络邻节点发现机制

针对水声通信网络邻节点发现困难的问题,该文提出一种基于定向收发的邻节点发现机制。该机制中节点只采用定向方式发送和接收信号,能够避免增益不对称引起的隐藏终端问题,增加网络覆盖范围;时间被划分为邻节点发现时隙和侦听回复时隙,发现时隙中节点发送HELLO信号,然后接收邻节点回复的REPLY信号,侦听回复时隙中节点侦听源节点发送的HELLO信号,然后回复REPLY信号,节点通过基于竞争的HELLO/REPLY两路握手以直接发现和间接发现两种方式完成邻节点发现,能够克服“聋”节点问题,提升邻节点发现效率。仿真结果表明,在不同的网络节点密度与发射天线波束扇区数目条件下,该邻节点发现机制相比随机两路邻节点发现机制,邻节点平均发现时延更短,邻节点发现率更高。     

定向接收低冲突率水声网络媒体接入控制协议

在全向水声通信网络场景中,较大的传播时延和较高的数据包碰撞率严重影响了网络性能。相比全向接收技术,声矢量传感器的声压和振速通过线性加权组合可以形成单边指向性,实现定向接收某个方向上的信号,进而提高网络的空间复用率。该文首先分析了声矢量传感器定向接收模式下的网络中断概率,验证定向接收技术网络应用的可行性。然后,提出了定向接收低冲突概率媒体接入控制协议(DRLCP-MAC)。该协议利用指向性接收波束握手机制建立稳定的数据传输链路,通过状态转移策略构建多对并行通信链路,缩小虚拟载波监听范围,提高网络的空间复用度。仿真结果表明,与水下冲突避免多址接入协议(MACA-U)和时隙地面多址接入协议(Slotted-FAMA)相比,DRLCP-MAC协议使信道接入成本降低了约50%和60%,网络吞吐量提升了约60%和400%,端到端时延降低了约50%和85%。