多相分解滤波器在OFDM高速水声通信中的应用

影响OFDM浅海高速水声通信的一个重要的因素是多普勒,多普勒频率会导致OFDM子载波间的正交性被破坏,进而带来OFDM子载波间干扰,严重影响OFDM水声通信的质量,因此必须对如何消除多普勒进行研究。在水声通信中消除多普勒的影响通常分两步：首先对多普勒因子正确估计,进而对接收数据变采样。在仿真实现变采样的基础上,利用多相分解降低其运算量,实现了高速率的变采样滤波器,并将算法运用到OFDM系统仿真中,最终对OFDM湖试数据进行解码,取得了满意的结果,很大程度上降低了多普勒频移对OFDM水声通信系统的影响。     

一种差分调制的水声MC-CDMA通信系统

0引言正交频分复用(OFDM)技术在高速水声通信系统中的应用已得到广泛研究。OFDM采用并行多载波,子载波间频谱重叠实现高速传输,循环前缀的加入则可有效对抗ISI[1],然而水声信道中除了相位起伏和多普勒频移造成的解调困难,频率选择性深度幅度衰落往往造成子载波解码错误[2]。     

基于深度学习的OFDM半相干水声通信方法

针对正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)水声通信中常用的相干和非相干通信分别面临的对多普勒敏感和频谱效率低的问题,提出一种高阶幅度键控调制的半相干通信技术,将OFDM符号时频帧结构中全部频点采用高阶幅度键控调制方式,并利用信号幅度信息完成半相干信道估计。通过两种基于深度学习的算法优化半相干信道估计这一非线性过程,较非相干通信有效提高了频谱效率,较一定信噪比下的相干通信提高了鲁棒性,降低了误比特率和系统复杂度,并利用元学习算法降低深度学习算法对训练数据的依赖。最后,提取海试信道数据,完成OFDM半相干水声通信系统仿真,验证了所提方法在频谱效率和系统误比特率性能方面较非相干和相干通信的优势,当信道长度改变时,基于元学习的算法依然可以获得较好的性能。     

强多径干扰下的水声通信均衡算法研究

水声信道的典型特点为强多径干扰、多普勒频移严重。锁相环-判决反馈均衡器(Phase-Lock Loop-Decision Feedback Equalization,PLL-DFE)是水声相干通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的主要技术手段。对抗多径干扰的判决反馈均衡自适应算法进行了改进,在快速自优化LMS算法的基础上进行了优化,提出了记忆快速自优化均衡(Memory Fast-Optimized LMS,MFOLMS)算法。该算法提高了均衡器的跟踪性能。在二阶锁相环和判决反馈均衡器的联合作用下,按照最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)准则自动调节相应的参数,使均衡器达到最佳的性能。仿真和湖试数据处理结果均表明,该文提出的算法可以抵消多径的影响,提高通信系统的接收性能。     

全相位频谱校正技术在水声通信中的应用研究

多普勒效应是影响水下移动通信性能的主要因素,准确估计多普勒频移对提高通信系统可靠性具有重要意义。在进行离散频谱分析时,时域非整周期截断会造成频域能量的泄漏,导致频谱估计精度降低。全相位频谱分析具有良好的抑制频谱泄漏特性及相位不变性。仿真验证了全相位频谱校正技术相对于传统频谱校正技术在估计性能上的优势,并在此基础上探讨了全相位频谱校正技术在水声通信中的应用。采用全相位频谱校正技术进行多普勒频移估计,进而进行多普勒补偿以降低通信系统误码率。仿真结果表明,全相位频谱校正技术能够实现高精度多普勒频移估计,从而提高水下移动通信系统的可靠性。     

水下高速目标航行参数遥测技术研究

对于高速、强机动的水下目标来说,其航行参数信息的实时遥测具有重要意义。水声信号的多普勒频移估计与补偿是水声遥测的关键技术之一,它直接影响着水声遥测的效果与性能。针对双曲线调频信号及线性调频信号进行仿真分析,对比在相同情况下的多普勒频偏可补偿性,仿真实验证明双曲线调频信号具备较高的多普勒容限,其时延值估计精度可达到1μs。结合工程实际,采用双曲调频信号与单频信号组合的方式进行水声遥测,充分发挥双曲线调频信号的多普勒不变性和单频信号对多普勒频移的敏感性,在获得较高定位精度的同时,也具备高精度的水声遥测功能。该组合信标信号经过湖上试验验证,具有遥测精度高、误码率低、易于实现等优点,可直接应用于相关水声工程中。     

一种提高多普勒测速仪测频精度的方法

多普勒测速仪是水面或水下平台速度测量的主要设备。提出了利用随机样本一致(Random Sample Consensus,RANSAC)算法来估计多普勒频移,从而使速度测量具有更高的稳定性。多普勒测速仪信号处理的核心是测量多普勒频移,该方法利用回波复相关相位是多普勒频移的一次函数来估计多普勒频移,进而计算得到平台速度,在估计频移时采用RANSAC算法以提高测频精度。为了验证方法有效性,对信号形式为连续波(Continuous Wave,CW)脉冲对的情形进行了仿真。结果表明,提出方法的稳定性得到明显提高。     

OFDM系统在时变信道下的迭代干扰抵消算法

为克服正交频分复用(OFDM)系统中因时变多径衰落信道破坏子载波的正交性引起载波间干扰(ICI),从而导致系统性能下降的问题,提出了一种基于最小均方误差(MMSE)估计和迭代算法相结合的迭代干扰抵消算法.为了消除一般MMSE均衡方法将载波间干扰当作加性高斯白噪声(AWGN)所带来的误差,该算法先使用MMSE方法对传输信号进行初值估计,再通过迭代干扰抵消和MMSE均衡相结合,来消除由时变信道所带来的载波间干扰.多次仿真表明,在时变多径衰落信道中使用本算法能够有效地消除载波间干扰,使系统性能得到很好的改善.     

基于gOMP算法的FBMC水声通信信道估计方法

传统基于训练序列及块状导频结构的滤波器组多载波（Filter Bank Multicarrier,FBMC）信道估计方法花费额外的频谱资源,这在频谱资源较为紧张的水声通信环境中具有一定的局限性。针对这一问题并结合水声信道稀疏性的特点,文章提出了一种基于压缩感知的离散导频结构FBMC信道估计方法。首先基于等效导频能量最大化的思想,设计了一种新的离散导频结构来解决FBMC系统信道估计时存在的固有虚部干扰问题;然后配合该结构,提取出导频处的接收信息并利用重构效果优良的压缩感知gOMP算法对水声信道进行重构。该方法在保证水声信道估计精度的同时有效提高了FBMC系统的频谱利用率,改善了水声通信的性能。仿真结果表明,文中所提方法相较于传统方法在估计精度和频谱利用率方面具有一定的优越性。     

一种稳健的水声MIMO通信系统调制技术

作为一种极具潜力的高速水下通信技术,基于VBLAST（贝尔实验室垂直分层空时）编码调制的水声MIMO通信技术,借助于空间复用,可在不增加系统带宽的条件下成倍提高数据传输速率。但由于同时受到同频干扰及多径干扰的影响,当信道多径扩展严重时,基于VBLAST调制的水声MIMO通信系统性能下降严重。为此,提出一种新的调制技术,该技术通过将各层信号调制到彼此正交的子载波上,可完全消除同频干扰,从而有效改善系统误码性能,显著提高系统的稳健性。仿真结果证明了所提调制技术的良好性能。     

High-frequency dual mode pulsed wave Doppler imaging for monitoring the functional regeneration of adult zebrafish hearts

Adult zebrafish is a well-known small animal model for studying heart regeneration. Although the regeneration of scars made by resecting the ventricular apex has been visualized with histological methods, there is no adequate imaging tool for tracking the functional recovery of the damaged heart. For this reason, high-frequency Doppler echocardiography using dual mode pulsed wave Doppler, which provides both tissue Doppler (TD) and Doppler flow in a same cardiac cycle, is developed with a 30 MHz high-frequency array ultrasound imaging system. Phantom studies show that the Doppler flow mode of the dual mode is capable of measuring the flow velocity from 0.1 to 15 cm s⁻¹ with high accuracy (p-value = 0.974 > 0.05). In the in vivo study of zebrafish, both TD and Doppler flow signals were simultaneously obtained from the zebrafish heart for the first time, and the synchronized valve motions with the blood flow signals were identified. In the longitudinal study on the zebrafish heart regeneration, the parameters for diagnosing the diastolic dysfunction, for example, E/Em < 10, E/A < 0.14 for wild-type zebrafish, were measured, and the type of diastolic dysfunction caused by the amputation was found to be similar to the restrictive filling. The diastolic function was fully recovered within four weeks post-amputation.     

层栅激光多普勒测振系统研究

应用单周期层栅和基于旋转场辨别速度方向的激光多普勒测振系统是近年来研制出的一种新型测速手段。本文在阐述测量原理的基础上,重点介绍了本系统的光学、光电转换、频压转换以及微机信号处理等各组成部分,综述理论与实验研究成果。     

宽带声学多普勒计程仪性能试验分析

宽带声学多普勒计程仪与窄带声学多普勒计程仪相比,具有更高的测速精度和更广泛的应用价值。其中宽带信号的编码形式是提升宽带多普勒计程仪性能的重要因素。文章利用宽带测速的标准差公式分析了宽带多普勒测速精度的误差来源,提出了采用差分全球定位系统（Differential Global Positioning System,DGPS）和iXSEA公司的Octans光纤罗经组合测速参考系统进行测速精度考核的试验方法,分别对63、31和15阶（即码元数）的三种m码形式的编码序列脉冲,在高航速和低航速下,进行了对地和对水的测速考核试验以及数据分析。试验结果表明,宽带声学多普勒计程仪具有比传统计程仪测速精度高、稳定性好的特点。文章为宽带多普勒计程仪在实际应用中的参数选择提供了重要的试验依据。     

激光多普勒测速仪信噪比及多普勒电流的研究

研究并给出了参考光束型激光多普勒测速仪中计算信噪比的一般公式,并进行数值模拟,分析了光斑尺寸和探测器孔径对信噪比的影响;同时给出多普勒电流的计算公式,并从理论上分析了参考光束与信号光束的空间位置关系对多普勒电流的影响.理论分析及数值模拟表明,信噪比是参考光光强的增函数,但当参考光光强达到一定值时,信噪比增加的非常缓慢,趋近极限值ηIs/(hv△f);两光束艾里斑尺寸相当时,信噪比最大,可达0.7ηPs/(hv△f).两束光不平行时,多普勒电流的大小与两束光的角度偏差关系很大;而两光束平行时,光束入射角对多普勒电流几乎没有影响.     

Doppler-broadened positron annihilation studies in Y-Ba-Cu-O,Tl-Ca-Ba-Cu-O and Bi-Ca-Sr-Cu-O superconductors

Doppler-broadened annihilation radiation spectra have been measured as a function of temperature from 77 K to 300 K, for several high temperature oxide superconductors viz single-phase YBCO, single- and mixed-phase Tl-Ca-Ba-Cu-O and Bi-Ca-Sr-Cu-O compounds. The temperature-dependent parameters extracted respond to a change at the onset of superconducting transition. The observations point to involvement of oxygen valence electrons at the onset of superconducting transition. Also a possible structural change and/or increase in electron density at the oxygen vacancy/defect sites seem to accompany the transition. In addition, the parameters derived are seen to be sensitive to the presence of more than one superconducting phases in mixed phase samples.     

相关时延估计误差对测频误差的影响

声学多普勒测速技术采用宽带编码信号进行多普勒频移估计时会产生测频误差,该误差来源主要分为两种：（1）宽带信号频谱不对称;（2）相关时延存在估计误差。文章主要讨论相关时延估计误差对测频误差的影响,分析了其产生的原因以及该误差对测频误差的影响。忽略相关函数简化误差以及滤波后频点不对称,推导得到由相关时延估计误差导致的测频误差的解析式。进行了仿真和湖试数据分析,不同频移下的测频误差与理论测频误差一致,不同填充系数下的实际测速误差与理论测频误差变化趋势相同。该对比结果验证了相关时延估计误差会对测频误差产生影响,证明了由相关时延估计误差导致的测频误差的解析式可信。     

超声多普勒信号的频谱分析

超声多普勒信号具有非平稳性，利用传统的短时傅里叶变换分析该信号不能同时得到较高的时间频率精度，为克服这一缺点，本文简要介绍了多普勒信号频谱分析的几种新方法，并将它们和传统的方法进行性能的比较。     

Emboli detection using the Doppler ultrasound technique

Embolic detection is very important to the early diagnosis of vessel disease. The Doppler ultrasound technique is one of the common methods to detect the emboli non-invasively. When the emboli pass through the sample volume of the Doppler ultrasound instrument, there exist high intensity transient Doppler signals. Thus the emboli can be detected directly from the variation of Doppler signal amplitude. Since there may be some disturbance in the system, this general detection method has great limitation. To improve the accuracy of emboli auto-detection, several novel methods are studied to obtain the sensitive characteristic of the emboli signals using the new signal processing theories.     

Measurement of the overall size of an aircraft under turbulence conditions based on inverse aperture synthesis

An algorithm is proposed for processing reflected signals providing compensation of the action of the turbo-propeller effect and radial movement of an aircraft. Results are presented for a full-scale experiment confirming the possibility of adequate evaluation of the transverse size of an aircraft from the frequency range of its Doppler profile using the algorithm developed. __________ Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 8. pp. 24–28, August, 2008.     

激光多普勒位移测量中散射光多普勒信号强度与系统结构参数相关的分析研究

利用激光多普勒效应实现固体面内位移测量时 ,由于散射光的多普勒信号十分微弱 ,有时还出现淹没或不连续 ,影响位移测量精度。本文研究提高信号强度的途径 ,推导出在差动多普勒位移测量系统中 ,散射光多普勒信号强度与系统结构参数的关系 ,为测量系统结构设计提供理论依据