水声信道传输特性研究

在海洋开发中,基于水声的应用系统得到越来越广泛的应用。本文对水声信号的传播速度、传播损失、海洋噪声、信号带宽、多径传播复、多普勒效应等方面的性能做了详细分析,明确了水声信号的传输特性,对于水声应用系统研发有参考作用。     

一种用于水声信道的稀疏权超指数迭代盲均衡算法研究

超指数算法的迭代算法便于跟踪时变信道,但是,其计算量与权长的平方成比例,不利于工程实现.该文利用水声信道的稀疏性,采用超指数算法的部分步骤,估计权向量并进行稀疏处理,初始化超指数迭代算法,不但减小了算法的计算量,而且加快了算法的收敛速度.计算机仿真证明了该方法的有效性.     

稀疏水声信道判决反馈盲均衡算法研究

针对高速水声通信中信道的稀疏特性,提出了一种基于常数模准则的稀疏水声信道判决反馈盲均衡算法。该算法将改进的常数模算法与一种变化的判决反馈均衡器结构(部分反馈均衡器)有机结合,利用水声信道的稀疏特性,不但很好地实现了稀疏水声信道的盲均衡,而且简化了计算,易于算法的硬件实现。用典型稀疏水声信道进行了计算机仿真。结果表明,该算法性能稳定,计算量小,稳态均方误差低,整体性能与基于自适应LMS的稀疏迭代算法接近。该研究为高速水声通信中稀疏信道的均衡提供了一种可实现的方法。     

基于水声信道的级联TCM编码技术研究

本文论述了应用于水声信道的级联TCM编码方案,并在水声信道模型中对其进行了性能仿真。通过与各种状态下TCM的比较,证明级联TCM编码方案在同一水声信道模型下能获得相对较大的编码增益,对水声通信系统的纠错性能有较大改善。     

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。     

基于Kalman滤波的水声混合双向迭代信道均衡算法

水声信道均衡中基于信道估计的均衡方法理论上具有更优的均衡性能,但较高的计算复杂度限制了算法的实际应用。针对这一问题,该文首先基于Kalman滤波和Turbo均衡提出一种迭代Kalman均衡器,实现了基于软符号的迭代信道估计与迭代Kalman均衡,且复杂度较常规方法降低约1个数量级。其次,针对单一均衡算法和单一方向Turbo均衡器存在的误差传递现象,设计了基于迭代Kalman均衡器与改进成比例归一化LMS (IPNLMS)自适应均衡器相结合的混合双向Turbo均衡器,提高了自适应均衡器的收敛速度和均衡性能,并通过双向均衡结构带来的增益改善了符号估计误差传递的现象。理论分析与仿真实验验证了该文算法的有效性。     

基于FBMP算法的水声信道估计

设计了一种基于贝叶斯压缩感知(bayesian compressing sensing,BCS)的水声信道(underwater acoustic channel,UWAC)估计方法,并具体采用快速贝叶斯匹配追踪算法(fast bayesian matching pursuit,FBMP)对水声正交频分复用(OFDM)通信系统下的信道脉冲响应进行估计。在水声信道中,信道的抽头的位置及系数通常分别服从伯努利和复高斯分布,利用这一先验知识,首先对抽头的位置进行检测,然后通过最小均方误差准则得到准确的信道估计。仿真分析了导频数量、信噪比对FBMP、正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)、变换域(discrete fourier transform,DFT)、最小二乘法(least square,LS)信道估计算法的性能的影响,仿真结果表明,在稀疏信道下,基于FBMP的信道估计方法明显优于OMP、DFT、LS信道估计方法。     

Nakagami-m水声信道中HARQ的性能分析

水声信道的多径扩展严重、环境噪声高、带宽受限、传输时延大等特点,极大地制约了水声通信系统的可靠性和有效性。以水声信道为研究对象,从理论上分析了Nakagami-m信道衰落模型下基于HARQ的期望吞吐率,并就给定的调制编码方案,给出了链路吞吐率的仿真。仿真结果表明,随着m值的增大,链路的期望吞吐率增大;但是,当m>2时,相同信干噪比条件下链路的吞吐率比较接近。同时,水声信道中节点相对移动速度对链路吞吐率没有显著影响。     

基于HARQ的水声信道链路自适应技术

水声信道的多径扩展严重、环境噪声高、带宽受限、传输时延大等特点,极大地制约了水声通信系统的可靠性和有效性.链路自适应（LA）和混合自动重传（HARQ）常用来改善无线链路的可靠性和有效性,但是它们在水声环境中的性能与影响尚不明确.因此,文中主要研究水声信道中链路自适应和混合自动重传的联合优化.首先分析水声信道中不同的调制编码方式（MCS）的误码率性能.然后通过联合研究LA和HARQ技术在水声信道中的性能,文中提出一种适用于水声信道的联合LA和HARQ技术.     

水声通信信道估计技术的研究进展

水声信道估计是水声通信的关键技术,其估计性能直接影响通信系统的可靠性和传输速率。介绍了水声通信技术发展的不同阶段、水声信道相关特性以及其对水声通信系统的影响,对现有的水声信道估计技术进行分类,讨论了各自的优势与不足,最后分析了水声信道估计技术面临的问题并提出了解决思路。