差分扩频技术在移动水声通信中的应用

提出了基于差分相干解调法的DS/BDPSK水声通信技术,在接收端采用差分相干解调的方法,解决了在水声通信中载波估计较难的问题,可克服传输过程中由于载波漂移产生的频率和相位误差.通过计算机仿真研究、湖试试验,验证了该系统在复杂的水声信道中具有较强的抗多径能力、抗多普勒能力,能实现低误码率通信,具有较好的有效性和鲁棒性.     

OFDM中程水声通信系统仿真及实验

正交频分复用（OFDM）技术具有抗多释、频带利用充分、传输数据率高的优点,存水声通信中具有重要的发展前景。但是目前的相关研究多集中在几百米到几千米的近程水声通信,随着传输距离的增加,信道条件恶劣,多径、多普勒频移影响加剧,需要设计相应的OFDM系统并采取有效手段改善系统性能。该文综合分析了10公里距离水声通信的影响因素,设计出相应OFDM系统和合理系统参数,仿真了系统对信道、多普勒影响的校正,并给出湖试结果。分析表明该系统性能可靠,传输数据率高。     

基于OFDM的中程水声通信系统分析

正交频分复用（OFDM）技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高的优点，在水声通信中具有重要的发展前景。但是目前的相关研究多集中在几百米到几千米的近程水声通信，随着传输距离的增加，信道条件恶劣，多径、多普勒频移影响加剧，需要设计相适应的OFDM系统并采取有效手段改善系统性能。综合分析了10公里距离水声通信的影响因素，设计出相应的OFDM系统和合理的系统参数，并仿真了该系统对信道、多普勒影响的校正。结果表明，该系统在10公里水声通信中性能可靠，可应用于实际环境。     

OFDM通信中超前多径抑制的交叉频率分组法

正交频分复用(OFDM)技术具有频带利用充分、传输数据率高的优点,通常利用加入保护时间来抑制多径干扰。但是用于浅海远程水声通信时,由于信道恶劣,可能存在多条能量较大且在时间上超前主路径的多径干扰,此时保护时间的作用将被破坏,导致ISI和ICI增大,误码率显著增加。为了解决这一问题,该文针对水声环境和OFDM的特点,提出一种新的OFDM交叉频率分组(CrossFrequencyGrouping,简写为CFG)方法。该方法改变了传统OFDM符号的数据格式,相邻符号采用不同组合的子载波频率来抑制超前多径干扰。仿真结果表明,采用CFG方法的OFDM系统,可显著提高对超前多径干扰的抑制能力,有效提高水声通信系统的可靠性,减小误码率。     

ARC-FSK中程多载波水声通信新技术

海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道。信道通带窄、多途干扰强、衰落严重足水声通信高速可靠传输信息的主要障碍。该文针对中程（10～30km）多载波水声通信系统提出一种非对称升余弦频移键控调制（ARC—FSK）信号。该信号在频率调制的基础上，结合了非对称信号的稳健抗多途特性与相位调制（CPM）信号的高频谱效率，实现了最佳系统性能。理论分析及仿真结果表明：该ARC—FSK信号多释抑制有效，性能稳健，更适合于恶劣水声信道，在中程（10-30km）水下多载波（MC）高速通信中具有良好的应用前景。     

基于差分相移键控的水声数据传输技术研究

该文研究了四进制差分相移键控水声通信系统,给出了系统调制和解调的工作原理。该系统采用正交调制法生成DPSK信号,解调运用了互谱解调和差分正交解调两种方法。在无多径干扰及一定多径干扰的典型水下声信道条件下,比较了系统性能并给出了仿真结果。结果表明,在所选两组典型水声信道下,当信息以较低速率传输并采用互谱法解调时,即使不使用均衡器处理,在较小的信噪比下仍可实现信息的正确传输。而在以较高数据率传输信息时,在采用基于LMS算法的均衡器的情况下,极大地改善了通信的质量,降低了误码率。在一定的信噪比下仍可实现信息的正确传输。该系统也为构造实际的系统获取了一定的先验知识,并可提高实际系统的研制效率。     

基于PLC通信的噪声特性及多载波调制技术研究

基于中压PLC通信的特点,对中压信道噪声特性进行了总结研究,并在Matlah下实现噪声仿真波形;对PLC通信上现有调制解调技术进行比较总结,应用Matlab编程实现了FSK调制解调,并在实现单载波FSK调制解调基础上,实现了多载波FSK调制解调。介绍了采用多载波调制技术实现数字信号传输的基本原理及其优点;从理论上分析总结了中压PLC信道及噪声特性,并结合均衡、编码,小波变换等技术,提出了进一步提高多载波调制系统性能的途径。     

QAM解调及频偏估计联合算法

针对在水声传输环境下,载波频率偏移会导致较大的传输误码率的问题,提出一种能够同时进行载波频率偏移估计以及QAM解调的联合算法。在频域将接收信号样点与标准正弦信号进行最小二乘逼近,通过估计接收信号的频率实现载波频偏估计;同时得到接收信号的幅度和相位,从而得到QAM调制信号的I分量和Q分量系数。仿真证明,该算法降低了QAM调制解调算法的误码率。     

FDM与MFSK相结合的水声远程信息传输

针对远程、低误码率水声信息传输的要求,提出了将频分多路（FDM）与多进制频移键控（MFSK）调制相结合的信息传输方式.发射端在两个子信道中分别进行MFSK调制,并将两个子信道中的相应频点在单个码元周期内进行并行传输.接收端对各码元接收信号通过周期图法进行谱分析,并根据周期图上尖峰的位置估计出该码元内所包含的发射频点,从而实现频域解调.海上试验结果表明,该技术可以实现30 km距离、13.3 bit/s数据率信息的可靠传输.     

基于对称加密的通信网络数据多信道安全传输方法

为了提高通信网络数据多信道传输的安全性,提出基于对称加密的通信网络数据多信道安全传输方法。建立通信网络数据多信道链路层分布结构模型,采用分段线性组合解码的方法进行通信网络数据多信道均衡控制。结合随机码幅度调制方法进行通信网络数据传输过程中的调制解调处理,使用对称加密算法进行通信网络数据加密的密钥设计。将算术编码嵌入到加密体系中,利用对称加密输出的比特序列进行循环移位处理,实现通信网络数据多信道安全传输。仿真结果表明,所提方法的泄漏概率为0.036,破译比特长度为1.46 kbit,识别度为97.54%,时间开销为0.54 s。采用所提方法进行通信网络数据多信道传输的安全加密性能较好,抗攻击能力较强。     

水下无线传感器网络信道研究

水下无线传感器网络通信信道是一种环境噪声高、传播时延长、误比特率高、多径干扰、多普勒效应严重的时、频、空变复杂的随机信道。水下声信道的复杂性和多变性严重限制了水下声通信的性能。本文使用Matlab软件研究、仿真分析了上述因素对水下无线传感器网络通信性能的影响,为更好地设计无线传感器网络信道模型、合理的水下无线传感器网络拓扑结构以及低功耗、高性能的路由协议提供一定的参考依据。     

基于UW帧结构水声通信系统及其性能分析

设计了一种基于UW(Unique Word)帧结构的单载波频域均衡(SC-FDE)水声通信系统框架,论述了系统的基本原理。为解决帧同步过程中出现由水声多径引起的相关峰峰值分裂现象,提出一种基于UW序列的相关同步算法,使系统的同步精度显著提高。同时给出了基于UW序列的多普勒频移的估计和校正、信道估计和频域均衡算法。最后对系统的性能进行了分析。结果表明:采用相关同步算法的基于UW帧结构的单载波频域均衡水声通信系统能够显著提高在较复杂的信道条件下的帧同步精度,对水声信道中严重的多普勒频移和多径信道进行有效的估计,并能够对时变信道进行跟踪,在高信噪比下系统有较低的误码率,对水声通信有良好的应用价值。     

OFDM水声通信信道估计技术研究

水声信道是一种极其复杂多变的时—空—频变信道,其信道窄、强多径干扰、信号起伏衰落严重,一直是水下信息可靠高速传输的主要障碍。正交频分复用(OFDM)是近年来数字通信中流行的一种并行传输新技术,其核心思想是将整个可用频带分割成多个正交子信道,将待传输的高速串行码流并行地调制在这些子信道载波上。主要研究利用三种不同的导频图案对OFDM水声通信信道进行估计,并通过仿真的方式来分析不同导频图案下信道估计的性能。     

基于分布式时间反转法的水声组网通信

研究水下信息获取系统,在非均匀介质中实现声束的自适应聚焦,应用于水声组网通信时,可以很好地利用海洋信道中的多径特性,提高节点间的通信速率,为消除码间干扰和改善误码率,提出了一种基于分布式时间反转法的水卢组网通信方案,充分利用网络中多个独立节点的自身资源,组成分布式时反组网通信系统,组网节点不需要再设置传统时间反转法所必需的垂直线列阵,易于工程实现.利用海洋环境实测数据得到的仿真结果表明提出的分布式时反组网通信与传统时间反转法组网通信性能相当,联合判决反馈均衡器可进一步提高系统件能.     

基于混沌系统的正交小波变换盲均衡算法

针对常数模盲均衡算法(CMA)收敛速度慢、稳态误差大和局部收敛的缺点,将正交小波变换与混沌通信理论相结合,提出了一种基于混沌通信系统的正交小波变换盲均衡算法(CS-WT-CMA)。该算法充分利用了混沌映射的伪随机性、遍历性、相关性以及无限宽带功率谱等特点,将混沌调制系统用于产生宽带混沌信号,使用混沌信号作为载波,在调制的同时直接对发射信号进行扩频,从而降低了信道输入信号的自相关性,更好地抑制了码间干扰和多径衰落;同时对均衡器输入信号进行正交小波变换,并作能量归一化处理,降低了信号的自相关性,从而有效地加快了收敛速度。水声信道仿真结果表明,与正交小波变换盲均衡算法(WT-CMA)相比,该算法收敛速度更快、稳态误差更小。     

Evaluating acousticcommunication performance of micro autonomous underwater vehicles in confined spaces

Micro-sized autonomous underwater vehicles (μAUVs) are well suited to various applications in confined underwater spaces. Acoustic communication is required for many application scenarios of μAUVs to enable data transmission without surfacing. This paper presents the integration of a compact acoustic communication device with a μAUV prototype. Packet reception rate (PRR) and bit error rate (BER) of the acoustic communication link are evaluated in a confined pool environment through experiments while the μAUV is either stationary or moving. We pinpoint several major factors that impact the communication performance. Experimental results show that the multi-path effect significantly affects the synchronization signals of the communication device. The relative motion between the vehicle and the base station also degrades the communication performance. These results suggest future methods towards improvements.     

SCTCM在水声OFDM系统中的应用研究

针对信道带宽窄、强多途、强噪声干扰等影响水下信息高速、可靠传输的主要障碍,设计了一种适合水声信道的级连网格编码调制技术SCTCM与正交频分复用技术OFDM相结合的传输体制,可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;采用时变衰落、多途和加性干扰的水声信道模型;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在数据速率不损失或损失很小但不增加带宽的情况下获得可观的编码增益,系统性能得到明显改善。