纠错编码技术在水声跳频通信中的性能研究

将水声跳频通信系统与纠错编码技术相结合进行了研究,针对复杂多变、强多途和起伏干扰的浅水水声信道,建立了基于BELLHOP射线模型的时变衰落水声信道模型,该信道模型建立起了信道特性与海洋环境参数之间的关系,在海洋环境参数给定的条件下可以精确仿真信道。在此基础上通过系统仿真的方法研究了卷积码、RS码和串行级联码三种纠错编码方案在水声跳频通信系统中的性能,给出了两种典型信道下的仿真结果并进行了对比分析,结果表明串行级联码具有更强的纠错能力,比较适合复杂多变的水声衰落信道。     

水声通信中的混沌跳频技术研究

为了提高水声通信的保密性能,提出了一种简洁的混沌跳频图案实现方法。研究了量化logistic混沌序列产生的跳频图案性能,给出了平衡性、相关性、跳频间隔的仿真结果,验证了近距离水声通信中采用混沌跳频技术的可行性。     

MC-CDMA技术在水声通信中的应用研究

MC-CDMA技术是正交频分复用和码分多址技术相结合的综合技术,兼有OFDM和CDMA的优点。在水声通信中,由于海洋信道的复杂性,尤其在浅海信道中,存在严重的多途干扰和海洋环境噪声以及严重的时变和空变特性,因此水声信号的衰落很严重。为了在条件恶劣的水下声信道中实现高速可靠通信,将MC-CDMA技术应用于水声通信。该研究分析了MC-CDMA技术的基本原理,并通过仿真MC-CDMA系统和OFDM系统,以及两个系统的水池实验,验证了在水声通信中MC-CDMA系统具有比OFDM系统更好的性能。     

浅海远程水声Turbo编码跳频通信研究

结合Turbo编码和水声跳频通信技术,基于数字信号处理(DSP)成功地研制出了一种高效的抗多途、抗噪声浅海远程水声通信系统.该系统针对浅海远程水声信道的低信噪比、强多途及快速时变衰落特点,采用一种联合有限脉冲响应(FIR)数字窄带滤波和线性调频信号互相关检测的快速、精确的帧同步方法;利用快速频谱分析进行解调,使用复杂度...     

基于混沌正交组合序列的M元码分多址水声通信

提出了M元能量检测器算法,该算法简单易实现,极大优化了M元码分多址系统接收机结构和解码运算量。同时,M元能量检测器具有抗载波相位跳变和抗水声信道多途干扰的能力。针对M元码分多址水声通信系统中所需扩频序列数量庞大、选码难度高的问题,提出了混沌正交组合序列,通过简单的迭代组合即可产生大量满足要求的扩频序列,而且同族的混沌正交组合序列间满足正交关系。海试试验成功实现了7个用户的M元码分多址水声通信试验(M=512),共采用了3 584条混沌正交组合序列,每个用户通信速率为70 bit.s-1,验证了算法的有效性,为网络化水声通信的应用提供了技术基础。     

OFDM水声通信线性最小均方误差算法信道均衡

正交频分复用在高速水声通信中的应用越来越广泛.水声信道是多径、高噪声的衰落信道.由于信道条件差,容易产生码间干扰,信道均衡技术是提高通信系统性能的重要技术.提出了线性最小均方估计在水声通信系统中应用的方案,研究了实际通信中利用调频信号如何确定信号的平均多径时延、最大多径时延,比较了不同调频信号测量信道的性能.该方案基于导频辅助均衡方法,利用调频信号测量信道,获得的信道统计信息,计算信道的自相关矩阵.从而根据线性最小均方误差算法进行信道均衡.通过仿真和湖试进行验证,结果表明该方案效果较好,对系统性能改善比较明显.     

利用声纳基阵实现多通道分集与均衡

在水下电报、远程控制、语音和图像传递等水声通信技术中,由于海洋水声信道是一个时变、频变、空变的非平稳随参信道,使得水声信道的传输速率低、频率资源利用率有限、码间干扰严重、误码率高。针对海洋水声信道的特点,描述如何利用基阵声纳的多通道结构,来实现多通道分集与联合均衡,从而减小多途效应引起的水声通信中的码间干扰,使得陆地移动通信系统中的一些先进技术能够在此基础上得到应用,并为现有的目标探测声纳增加水声通信功能提供参考。     

一种变参数的混沌跳频序列的构造及性能分析

在Tent映射的基础上提出一种变参数的混沌跳频序列构造方法并进行相关性的分析,验证结果表明与其它已知跳频序列的汉明相关函数相比,变参Tent混沌跳频序列具有接近理想的汉明相关性能。     

基于OFDM编码的水声通信差分解码技术

正交频分复用（OFDM）具有良好的抗频率选择性衰落性能,抗多径和脉冲噪声能力强,同时具有在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及简单的实现方法。OFDM在应用中也存在一些问题,例如对频率偏移和相位噪声敏感等。研究了基于正交频分复用编码的水声通信差分解码技术。所提出的差分解码方案通过测量相邻OFDM信号的相位差进行解码,从而降低了信道时变特性对水声通信系统的影响,特别是相位误差的累积效应。湖上试验数据差分解码的结果显示了所提方案的有效性,极大地降低了通信系统的误码率。     

瑞利衰落信道下差分跳频通信系统抗部分频带噪声干扰的性能分析

在瑞利衰落信道和部分频带噪声干扰共存的环境下,针对逐符号检测和按序列检测两种信号检测方法,分别就差分跳频通信系统的误符号性能进行了理论分析,同时做出相应的计算机仿真.结果证实,差分跳频通信技术和按序列检测方法的结合,使通信系统的抗部分频带噪声干扰的性能得到了比较显著的提升.     

水声通信中的信道估计与机器学习交叉研究进展

近年来,以深度学习为代表的机器学习技术飞速发展,凭借其出色的学习能力,在复杂环境条件下的建模问题中展现出了独特的优势。当前,基于机器学习的水声通信技术研究方兴未艾,在信道估计及均衡、典型通信系统应用等方面取得了一定的进展,但是针对实际水声环境约束条件下的研究较少。为此,文章围绕信道估计这一水声通信关键技术,针对水声信道估计中存在的样本不足,标签标定困难以及水声环境时空变导致的源域、目标域失配等问题,讨论了水声信道估计与数据增强、无标签学习、少样本学习等模型和方法交叉研究的发展思路,并给出了初步的仿真和试验结果。文章是对水声通信中的信道估计与机器学习交叉领域研究重难点问题的初步探索,为水下各类平台自主智能化的通信技术发展提供了参考。     

极化码在OFDM水声通信中的应用研究

极化码(Polar code)因其高可靠性、实用的线性编、译码复杂度和理论上唯一可达香农极限等特点,成为信道编码领域新的研究热点.其编、译码方法的研究扩展至多种信道类型和应用领域,但在水声信道中的理论证明和应用研究相对较少且滞后.针对具有显著多途、多普勒扩散和有限带宽等复杂特性的水声信道,文章提出了与之相匹配的极化码信...     

BER performance analysis of compound chaotic sequence (CCS)-based NR-DCSK system under multipath fading channel

This paper presents the performance analysis of compound chaotic sequence (CCS)-based noise reduction differential chaos shift keying (NR-DCSK) system under multipath Rayleigh fading channel conditions. The special characteristics of chaotic sequences are their deterministic randomness behaviour that adds security and multipath immunity to the data when used as a carrier in communication systems. In this paper, the chaotic sequences are generated by combining the outputs of chaotic maps, such as logistic map, Chebyshev map, Bernoulli shift map, tent map, etc., leading to new complex sequences known as CCSs. This sequence possesses more randomness, overcomes severe interference levels encountered during transmission and provides higher multipath immunity compared with those of pseudo-noise (PN) codes. Since NR-DCSK is a spread spectrum technique, its performance in wireless multipath fading channels has important considerations. The CCS is used as a carrier in NR-DCSK systems, which leads to improved bit error rate (BER) performance. Comparisons of simulation results to theoretical BER expressions of additive white Gaussian noise (AWGN) and Rayleigh fading channels have been carried out to test the efficiency of the proposed CCS-based NR-DCSK system.     

STBC-OFDM技术在水声通信中的试验研究

空时分组编码（Space Time Block Coding,STBC）技术能够获得满发射分集增益并且译码简单,而正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术可对抗水声信道中的多径干扰和实现较高的频谱利用率。设计了将空时分组编码与正交频分复用相结合（STBC-OFDM）的高速水声通信系统方案,并进行了湖上试验研究。湖试中,在1200m距离下,带宽为4.32kHz时有效传输速率为3.328kbps,误比特率低于10-5。湖试结果表明,STBC-OFDM技术在高速水声通信中的应用潜力。     

戈尔德(gold)序列在声学多输入多输出系统测量中的应用

在多输入输出声学系统中,任意一对输入输出之间的脉冲响应在很多情况下需要同步测量。伪随机序列由于具有优良的相关特性从而在多输入、输出系统测量中得到了应用。运用具有优良相关特性的互逆最大长度线性移位寄存器序列对(m序列对)分别作为输入激励,然后计算两输出和输入m序列的相关,可以同步获得双输入输出系统的四个脉冲响应。当被测系统的输入多于两个时,互为优选的m序列对数目限制了它的应用。由互逆特征m序列对逐次经过τ倍间隔移位、模二加可以生成一个大的戈尔德(gold)序列集。该gold序列集中的序列除了具有和m序列相似的相关特性,即每一序列具有近似尖脉冲的自相关和两两序列间较小的互相关值外,还具有比m序列集多得多的独立优选对数。这些特性使gold序列成为同步多输入输出系统测量的首选激励信号。大量的仿真实验验证了gold序列用于声学多通道测量的可行性和有效性。     

水下报文通信抗干扰方法

针对水声通信中的衰减信道和多途效应对报文通信的影响,利用混沌编码方式以获取处理增益,并利用拷贝相关器对信道进行估值的基础上,提出了用相干重置的方法对多途效应加以利用,以降低误码率.仿真结果表明,相干重置的方法相对于直接相关解码方法具有更低的误码率.由此可见,以上的方法对减少多途干扰的影响是有明显的效果的.水声通信一般部...     

Robust chaotic communications exploiting waveform diversity. part 1: Correlation detection and implicit coding

A correlation receiver is presented for communication using the symbolic dynamics of a chaotic system. A chaotic system offers the potential for power efficient transmitters but many proposals to date have either been susceptible to noise and distortion in the channel, or are spectrally inefficient. The proposed system has a spectrum efficiency equivalent to conventional BPSK and offers a 2 dB performance improvement in AWGN. This is achieved by exploiting diversity in the transmitted signal, whereby each data symbol influences the transmitted pulse shape for the preceding symbols. Correlation detection over multiple symbols allows full exploitation of this diversity. In addition, each symbol can be detected multiple times and so a decoding gain is possible without the need for parity symbols. The diversity mechanism is investigated and the performance gains demonstrated.     

水声通信系统中分布式空时分组码的研究

协作传输可以获得无线信道内在的空间分集,有效改善通信系统的性能,增加通信系统的覆盖范围。对水声通信系统中两中继节点协作的译码转发方案进行了研究,提出了基于译码转发协议(DF)的分布式空时分组扩频编码(DSTBSC)方案,该方案可以克服多径衰落对分布式空时分组码(DSTBC)信号正交性的影响。给出了DSTBSC方案的系统模型,着重分析了在采用两中继译码转发时,中继节点的误码对水声通信系统性能的影响。在接收端不考虑信号冲突的情况进行仿真,结果表明,与直接传输方案相比,采用两中继节点、译码转发的DSTBSC方案,在两中继节点处均无误码和一个中继有误码时在相同的比特误码率(BER)条件下均可获得约4dB的分集增益,增加了传输距离。     

Pattern时延差编码水声通信抗多普勒的差分解码研究

研究了 Pattern时延差编码（Pattern Time Delay Shift Coding,PTDS）水声通信的差分解码技术。在移动水声通信中,多普勒频偏会对信号产生时间上的压缩或展宽。差分解码通过测量相邻Pattern的时间差进行时延估计完成译码,克服了多普勒频偏在时间上的累加效应,具有更强的抵抗多普勒能力,为移动水声通信技术的研究打下了基础。仿真实验证明所提出的解码方案简单易行、性能优良。