水声稀疏信道估计与大范围白适应平滑预测研究

研究了对水声稀疏信道的估计与预测．基于水声稀疏信道模型提出了信道重要权系数检测迭代估计算法来对信道的时域冲激响应进行估计,该算法无需预先知道信道多径数,同时可有效利用预估的信道多径数下限减少计算量;基于线性自回归模型提出了大范围自适应平滑预测算法来对水声信道进行预测,无需估计复杂的水声信道二阶统计特性,通过降低信道采样速率和局部平滑以进一步降低预测误差．文中算法比最小二乘（LeastSquares,LS）算法和匹配追踪（MatchingPursuit,MP）算法性能更为优越;当通信距离较短时,信道预测误差在10^2内．本文算法能够对水声稀疏信道进行有效估计和预测,可为水声通信中的自适应技术提供依据．     

基于OFDM信号的自适应水声信道估计算法

建立适用于OFDM水声通信信号的信道估计模型, 对MP算法进行改进, 引入路径门限调整机制克服虚假路径造成的不良影响, 通过重要路径权系数的迭代修正降低非正交性引入的估计误差, 以较小计算量取得了与OMP算法相当的估计精度; 针对传统信道估计算法对信道长度信息的依赖问题, 提出了一种信道长度自适应信道估计算法, 该算法能够对信道估计质量进行实时评价, 并根据评价结果实现信道估计算法预估信道长度的自适应调整, 满足未知水声信道精确估计及通信应用的需要; 基于OFDM导频元素个数与信道估计效果的关系研究, 提出了OFDM导频序列自调整的通信方案, 以较小的带宽损失保证了可靠的水声通信. 通过仿真和实地试验, 验证了该文研究内容的有效性.     

相干调制水声数字通信中的一种盲符号估计方法

相干调制是近年来水声通信领域中最为活跃的研究课题之一。但水声信道的时变多途效应造成接收数据严重的码间干扰（ Ｉ Ｓ Ｉ）,使得高速水声通讯的实现十分困难。盲符号估计不需要利用已知序列对滤波器参数进行周期训练,从而能有效地节省信道带宽。利用盲估计方法克服 Ｉ Ｓ Ｉ的关键在于,对多途接收的有噪信号进行多倍码速率的采样,将信道等效为一个单输入多输出系统,并构造采样输出的循环平稳序列的二阶统计量,去估计原发送序列。本文针对水声信道的实际特点,提出了一种盲符号估计的新方法。与文献［３］的算法相比,它具有更低的运算量,便于数据的实时处理。文中最后利用计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

水声信道多径传播的仿真

该文简要分析了水声信道的传播特性,建立了水声时变多径信道的数学模型,给出了一种水声信道多径传播的计算机仿真方法.仿真中没有考虑噪声的影响,直接采用调制后的数字信号进行多径传播,同时在信道中加入了时变的条件,并对ASK、FSK、PSK 3种调制方式在水声多径信道中的传播进行了比较.通过仿真结果,分析了水声信道多径传播的特点,有助于对水声信道的了解及相关问题的设计.     

浅海信道水声数字通信系统的性能分析

介绍了一种适用于浅海信道水声数字通信系统的性能分析模型,它包括水声信道传播特性如传播损失,多途结构,信道传输函数等的 水声通信系统性能如通信距离预报,系统信噪比和误码率等的估计,同时还给出了不同条件下性能分析的结果。     

加速度下的水声通信多普勒频移补偿方法

针对水声通信双方加速运动导致的一帧数据中每个码元的伸缩比变化,在模糊度函数的基础上提出一种多普勒频移补偿方法。通过对线性调频同步信号进行匹配滤波来估计多普勒频移的取值,根据每个码元的插值因子进行重采样后,采用带有数字锁相环路的判决反馈均衡器补偿残留频移。计算机仿真验证了该方法的有效性,将其与采用恒定插值因子的方法进行了性能对比。结果显示,该方法能够较好地补偿多普勒频移,提高接收性能。     

水声MIMO信道模型和容量分析

水声通信系统对数据率的更高要求提出了水声信道容量限的问题。信息理论的研究表明,采用多输入多输出(MIMO)结构具有改善信道容量的潜力。文章对MIMO水声信道模型及信道容量进行了研究。借助于瑞利衰落统计模型和射线模型,建立了时变的MIMO水声信道模型,分析了多径时延以及发射、接收阵元数对时变水声信道容量的影响。文中还基于湖试信道测量数据,给出了信道的功率延迟线和不同信道的中断容量结果。仿真和测量的结果表明,相比单输入单输出(SISO)信道,MIMO水声信道可以获得明显的容量改善;而且相比平坦衰落信道,多径MIMO水声信道可以获得更大的容量增益。     

一种用于低压电力线通信的信道估计算法仿真

针对低压电力线通信中的信道估计问题,应用正交频分复用(OFDM)技术,在现有的OFDM通信信道估计算法的基础上,提出一种基于小波滤波器判决反馈的信道估计算法.该算法无需额外发送参考消息,提高了信道的利用率,而且小波滤波器能够达到去噪声的目的,具有良好的估计性能.对该算法进行了理论分析和初步的仿真实验,给出了仿真方法及结果.     

母船和潜器水声通信技术研究

给出一种母船和潜器Ｍ制跳频编码水声通信的方法及试验结果。采用信道标校码实时测试水声道的频响特性，并据此实时调整检测门限，可大大减小通信误码率，测试给出了用２ｋＨｚ带宽通信诉结果。若加大通信带宽，可提高通信速率。     

RIS辅助太赫兹通信的宽带上行信道估计

针对现有可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助通信系统的宽带信道估计方案只考虑了信道的频率选择性,而忽略波束斜视的影响导致性能下降的问题,提出了一种基于分组策略的分布式Dice子空间追踪(Distributed Dice Subspace Pursuit, DDSP)方案。首先,利用太赫兹(Terahertz, THz)信道的稀疏性,将级联信道估计问题转化为稀疏信号恢复问题;然后,设计了宽带字典和提出了一种分组策略来解决波束斜视的影响;最后,引入Dice系数准则和回溯思想优化支撑集的选择。仿真结果表明,所提算法相较于传统宽带信道估计方案能够提高信道估计的精确度。     

基于混沌序列的水声跳频通信系统研究

从平衡性、相关性及跳频间隔等方面分析了量化log istic混沌序列的性能,并将该混沌序列用于水声快跳频通信中的跳频图案,设计出抗干扰、抗截获能力都很强的水声保密通信系统。仿真结果表明,文中设计的混沌快跳频通信系统在信噪比大于-19 dB,白噪声干扰以及信噪比为-15 dB,部分频带干扰,且干扰带宽与系统带宽的比为0.1~0.5时,系统的误比特率均小于1-0 6。3 km、10 km及15 km湖试的结果表明,基于混沌序列的跳频通信可用于水声保密通信。     

水声信道的D-SCCC级联编码仿真

论述了应用于水声通信的双串行级联编码（D-SCCC）技术;针对水声通信在某些应用场合高可靠性要求,通过对误码率（BER）的分析,提出了提高水声通信可靠性的编码设计方法,并在给定的水声信道下进行了仿真. 仿真结果表明,相同码率下双串行级联编码与SCCC算法相比,BER瀑布区陡度增大,在BER为10-5时有05dB的编码增益;相同码率下SCCC算法与Turbo码相比,可有效改善Turbo码BER在10-4～10-5出现的错误平层,满足了水声通信传输遥控与遥测指令时的高可靠性需求.     

线性插值信道估计中导频间隔的最优化设计

本文以线性插值信道估计方法为例,研究在LAS/CDMA系统中插值信道估计中导频间隔的大小对信道估计性能的影响.根据衰落信道的相关特性和线性插值方法的噪声累积平均特性,给出了导频间隔的最优设计方法,并通过在ITU-VA信道下的COSSAP仿真验证了所述设计方法的可行性和正确性最后在大量仿真的基础上给出了最优导频间隔的经验值作为工程设计中的参考.     

两种OFDM多普勒估计算法在水声信道中的比较

为了消除多普勒频偏影响,通过水上实验对两种OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）水声通信多普勒估计算法进行对比。基于拷贝相关时延差估计的多普勒估计算法结构简单、易于实现;基于空载波的算法较复杂,但精度较高。利用两种方法对相同的实验数据进行多普勒估计和补偿,并对其通信误码率进行对比。研究结果表明,在慢变的信道中两者的误码率基本相同,但在快变的信道中基于空载波的算法更稳定。     

自适应多制式正交多载波高速水声通信技术研究

水下无人航行器(UUV)的水声通信涉及UUV与指挥舰船以及UUV之间的水声通信技术,通信系统的环境复杂、距离多变。若采用单一数据率传输模式,则通信系统受制于最大工作距离以及最恶劣信道而采用最保守的通信数据率,使得该类型的水声通信的数据率较低。提出了适合于UUV之间及其与指挥舰船之间远、中、近全程变数据率通信的自适应多制式正交多载波(MOM C)水声通信技术,该技术可使通信系统在不同距离、不同信道环境下的通信数据率逼近该信道的最高值。湖试结果为误码率<10-4时,5 km通信数据率为9090 b/s,25 km为2000 b/s。     

多载波相干水声通信中的多普勒处理方法

多载波相干调制是一种新的用于水声通信中的相干调制方法,它采用多个载波进行相干调制。由于有效地解决了数据率和可靠性的矛盾,非常适合在低信噪比、强多径干扰的远程水声信道中应用。多普勒频移会降低多载波相干调制系统中载波估计的精度,引起自适应均衡器的发散,从而对多载波相干调制系统的性能造成严重影响。文中设计了一种针对多载波相干调制系统的多普勒处理方法,采用有效的多普勒频移估计和采样率变换以实现多普勒补偿。仿真结果表明,该方法能有效地抵消平台运动所带来的多普勒效应对多载波相干调制系统的影响。在信噪比为-10dB、数据率为100bit/s的条件下,系统允许相对频率偏移可达±27Hz。     

远程水声通信MC-MPSK及均衡方法

水声信道是一种多途、时变和频散的信道，声波在其中的传输行为十分复杂，加之水声传输的带宽有限及远距离传输时的载波频率较低，使得传输距离和数据率这一对矛盾尤为突出，如何在增大作用距离的同时提高传输数据率是水声通信的难点。在80km海上试验和分析研究MC、MPSK编码调制的基础上，提出了适合于远程高速水声通信的MC-MPSK的编码调制方法，以及基于MC-MPSK编码调制的梳状均衡方法，建立浅海远程水平通信的信道模型，对均衡器及系统的性能进行仿真，仿真结果表明该编码调制方法可实现低信噪比、多径水声信道的高数据率传输。     

一种基于子空间的多径CDMA信道估计方法

提出了一种单径或多径CDMA信道参数的估计方法.该方法利用了接收信号协方差矩阵的特征结构,把观测子空间分解成为信号子空间和噪声子空间.利用信号向量在噪声子空间的投影为零的性质,可以估计出信道的参数.设计了一个代价函数,满足此代价函数就可使信号向量在噪声子空间的投影为零.与S.E.Bensley等人1996年提出的估计方法相比,本文提出方法可以得到信道估计的闭式表达,有利于进一步的分析.仿真结果表明,该方法有很强的抗远近效应及多址干扰的能力.     

采用FSK调制的直接序列扩频水声通信技术

水声信道的时变相位起伏使得实现可靠的相位跟踪比较困难,从而造成基于相位检测的水声通信接收机结构复杂。提出基于FSK调制的直接序列扩频(DSSS-FSK)水声通信系统。它采用FSK调制和非相干检测,对DSSS-FSK信号的相关解扩和RAKE解调方法进行了研究。数值仿真和湖试数据处理表明,DSSS-FSK信号兼有扩频信号抗多径、低截获概率和非相干检测简单可靠两方面的优点,特别适用于低信噪比、强多径的水声信道中。     

远程水声通信系统中波束切换新方法

在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。