单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下,进一步提高水声通信质量,在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上,基于矢量水听器和高阶差分调制技术,提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值,利用信道仿真软件建模实际水声信道,仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益,单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善,验证了该系统的可行性和优越性。     

水声混沌跳频通信的多普勒频移估计及补偿方法研究

分析了水声信道特性及混沌跳频通信抗干扰能力的特性,提出了跳频系统频隙划分的改进方法,并针对水声信道多普勒频移的特点,提出了基于导频的多普勒频移估计及补偿方法,并对该方法进行了仿真,仿真结果表明：基于导频的多普勒频移估计及补偿方法,与通常方法相比具有较强的抗窄带干扰的能力。     

滤波多音调制水声通信方法研究

针对正交频分复用调制(OFDM)在时变水声信道的影响下系统性能恶化的问题,将无线通信中一种新的多载波通信方法--滤波多音调制(FMT)引入到水声通信中,利用其子载波频谱的强约束性克服水声信道的时变环境引起的载波频偏,从而抑制系统的子载波间干扰(ICI);同时,在接收端采用基于信道估计的分数阶判决反馈均衡技术来有效补偿由...     

水声信道中跳频通信系统设计与仿真

针对水声信道复杂多变和强多途等特点,建立了包括时变衰落、多途干扰和加性高斯白噪声干扰的水声信道模型,提出了一种基于非相干多频移键控(MFSK)调制的跳频通信系统方案(FH/MFSK), 描述了其仿真实现过程,给出了其在瑞利衰落和莱斯衰落水声信道下系统性能的仿真结果,并对其进行了详细分析,为水声信道中FH/MFSK系统设计的参数选取和性能优化提供参考.结果表明,FH/MFSK水下通信系统可以有效克服多途干扰,对多普勒有一定的免疫性,可以实现可靠的水下通信.     

循环后缀在水声时反正交频分复用系统中的应用研究

受声速梯度分布、收发节点相对位置等因素影响,水声信道中存在能量最强的多途信号不是最先到达接收端的情况,此情况下对于正交频分复用（OFDM）通信若单一添加循环前缀作保护间隔,在以接收功率最强信号作定时同步时基时,当前符号内信息会受到下一符号信息的污染,进行快速傅里叶变换（FFT）的数据除了本符号数据外还包括了下一符号的循环前缀数据,从而破坏了子载波间正交性,也引入了符号间干扰,导致通信性能下降。为此提出在原有的OFDM数据结构中添加循环后缀,以保证FFT操作的数据为当前符号内信息,即使定时不精确产生k个采样点的偏差,也只是相位偏转2πnk/N,差分编解码技术即可完成相位补偿和校正,保护了子载波间的正交性;同时提出将循环后缀与时间反转镜技术相结合应用于水声OFDM通信系统中,抑制时反信道主峰两侧旁瓣引起的等效多途影响,使得时间反转镜技术适用于OFDM系统,提高系统性能。理论分析和仿真研究验证了循环后缀应用于水声OFDM通信系统的可行性和有效性。     

单载波系统的非线性频域均衡技术

单载波频域均衡(SC-FDE)和正交频分复用(OFDM)具有相似的结构和性能,但SC-FDE克服了OFDM的频偏敏感、高峰均功率比的不足,非常适合高速宽带数据传输。当SC-FDE采用非线性均衡时其性能甚至优于OFDM。介绍了SC-FDE系统收发模型,综述了近年来出现的各种单载波系统的非线性频域均衡技术,并对比分析了单载波系统与多载波系统的优缺点。     

单输入多输出水声信道的联合稀疏恢复估计

单输入多输出(SIMO)水声通信系统可利用空间分集获取性能增益,考虑到水声信道垂直相关半径通常大于SIMO接收阵的阵元间距,因此各个SIMO信道响应的多径稀疏结构具有较强的相关性。利用SIMO信道间存在的稀疏相关性,提出分布式压缩感知（CS）框架的SIMO水声信道联合稀疏恢复估计算法,与传统CS信道估计方法只利用信道自身稀疏性相比,联合稀疏恢复估计方法可进一步利用信道间多径结构的相关性提高稀疏重构性能。仿真和海试SIMO水声通信实验表明：与传统估计方法相比,利用多通道联合稀疏恢复可有效提高SIMO信道估计性能,特别是可获取较低信噪比条件下的性能改善。     

基于差分正交频分复用的水下语音通信应用研究

将差分正交频分复用( OFDM) 水声通信技术与混合激励线性预测语音编码技术相结合,设计并实现差分OFDM 水下语音通信系统,使其能够有效地对抗多途干扰,并具有低峰均比、高传输速率等优点,从而能够满足水下语音通信的速率要求。使用不同编码效率的信道编码,对系统的抗干扰能力进行了仿真,得到对应的信噪比和误码率的关系曲线,指出了编码效率的损失可提高系统的鲁棒性。对不同码率卷积码下的差分OFDM 水下语音通信进行了湖试研究,并在1/3 码率卷积码下比对采用块状导频的OFDM 水下语音通信,给出了相应的合成语言效果,验证了系统的有效性和优越性;在不同通信距离上验证了系统的鲁棒性。     

一种水声扩频通信系统模型的仿真与分析

针对影响水声通信系统高速和高可靠性能的主要障碍问题,提出了一种改进的RAKE接收技术方案。通过研究水声信道衰落特性和水声相干多途信道模型,建立水声扩频通信系统模型,详细分析编码技术对系统性能的影响,并给出Rake接收机在不同合并方式下的仿真分析及数据。仿真结果表明,该方案能较好地解决水声数据传输中的多径干扰,是有效、可行的。     

多输入多输出正交频分复用浅海水声通信打孔判决反馈信道估计算法

主要研究多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)水声通信判决反馈信道估计技术。针对传统判决反馈信道估计算法在非高斯加性噪声环境下跟踪估计缓慢时变水声信道存在误码遗传的缺点,提出了水声通信打孔判决反馈信道估计算法。利用级联码解编码信息评价水声信道频域响应估计值的可靠性,删除偏差明显的频域子信道,结合插值等手段恢复完整的信道频域响应,作为信道反馈信息。仿真和水池实验结果表明,基于打孔技术的判决反馈信道估计算法相较传统算法能够更好地抑制误码遗传,对抗突发噪声,跟踪信道的缓慢时变,提高水声通信质量。