MFSK水声远程通信技术及试验研究

海洋水声信道是多途、时变和频散的信道。论文针对浅海远程80～100km,设计出基于MFSK高数据率水声远程信息传输最佳系统。本系统经湖试验证表明:该技术在远程通信恶劣条件下具有较强抗多径干扰和信道衰落能力,对同步精度要求低,可实现80～100km,40bit/s,10-4量级通信精度的信息可靠传输,性能稳健,易于工程实现。     

基于MFSK的多载波水声通信系统及实验研究

本文在深入研究水声通信信道特性及多载波关键技术的基础上,设计并研制了基于M FSK的高速自适应多载波水声通信系统,并进行了湖上实验。理论分析、仿真及湖上试验结果表明:基于M FSK的多载波水声通信系统,多径抑制有效,对同步的精确度要求不高,性能稳健,更适合于恶劣水声通信环境下、中距离(10~30km)较高数据率多载波通信系统,易于工程实现,具有良好的应用前景。     

现代水声通信技术发展探讨

探讨了现代水声通信技术的发展现状,针对水声通信关键技术,介绍了对水声通信系统设计相关问题的解决方法。     

基于MIMO-OFDM的高速水声通信技术研究

OFDM技术可以对抗水声信道中的多径传播并能实现高的频谱效率,空时编码技术则能够获得空间增益并对抗信道衰落。文中在分析OFDM同步误差和空时分组编码原理的基础上,将这两种无线新技术应用于高速水声通信中,设计实现了一个基于MIMO-OFDM技术的高速水声通信系统,并着重讨论了系统同步的实现方法。湖上实验证明了方案的有效性。     

水声通信网络技术研究

随着"网络中心战"概念的提出及网络技术的飞速发展,水声通信网络将在军事上得到广泛应用。本文首先介绍了目前水声通信网络的发展状况,进而对水声通信网络的特点进行了简要分析,通过对现有水声通信网络的网络拓扑结构和动态路由协议进行了分析研究,最后对水声通信网络的发展前景进行了展望。     

水声通信及网络技术综述

水声通信(UAC)及网络技术在海洋环境监测、商业领域和军事领域等诸多方面发挥着重要作用,关心海洋、认识海洋、经略海洋离不开水声通信及网络技术的发展。该文对水声通信技术和水声通信网络(UACN)进行综述,首先回顾了水声通信技术和水声通信网络的发展,总结了水声信道的特点。然后,对于水声通信技术中的非相干调制技术、相干调制技术以及以应用需求为导向的新型通信技术进行陈述。随后,对于水声通信网络中数据链路层媒介接入控制协议、网络层的路由协议和跨层设计进行分类探讨。最后,对目前水声通信及网络技术的不足进行总结,并且对未来水声通信及网络技术的发展进行展望。     

水声测距通信一体化技术分析及试验

根据水声导航与通信一体化设计需求,分析了水声测距通信一体化的技术体制,对水声测距通信一体化共用同步头做了比较,并对线性调频、双曲线调频、伪随机扩频3种同步方式下的测距误差及误码率进行仿真分析,最后采用伪随机扩频同步头的水声modem实物开展水池测试试验,结果表明,采用9阶的m序扩频码时间分辨率为0.5 ms,水声测距通信一体化的测距和通信性能满足预期。水声测距通信一体化技术研究有助于将来研制小型化的水下多功能一体化水声设备。     

频移键控在现代通信中的发展和应用

频移键控(FSK)以其数据传输速率快、抗噪、抗干扰性能佳、调制解调方法简单易实现等优点被广泛应用于现代通信领域。本文就频移键控在现代通信中的发展和应用进行探讨与研究。     

基于矢量传感器的高速水声通信技术

探讨基于矢量传感器的高速水声通信技术,克服传统水声通信中的信号衰减、多径效应和环境噪声等挑战。设计一个由多个矢量传感器组成的阵列系统,结合高级信号处理算法和高效的数据编解码策略,提出一个全面的技术方案,实现在复杂水下环境中的高效率和高可靠性数据传输。提出需要进行综合的系统集成与海试,验证所提出方案的实际性能和可靠性。     

基于DDS的多载波水声通信信号发生器的实现

根据水下远程通信系统对信号发射的要求,设计并实现了由FPGA和DSP组成的水下声通信信号发生器。采用直接数字合成（DDS）方法,实现了多载波频移键控（MFSK）和正交频分复用（OFDM）2种水声远程通信复杂信号。实验结果表明,该系统性能稳定,能够满足水声通信系统对发射信号的实时发生要求。     

基于数据样本方差的正交频分复用水声通信多普勒频移估计方法

针对正交频分复用(OFDM)水声移动通信易受时变多普勒频移影响的缺点,该文提出一种基于数据样本方差的多普勒频移估计方法。利用前序符号的信道估计值恢复当前符号的有效数据序列及其频域分集副本,计算分集副本与数据序列的比值并搜索该比值序列在不同多普勒补偿因子下的方差,选取方差最小时对应的补偿因子作为多普勒频移估计值,利用稀疏贝叶斯学习和判决反馈信道估计算法获得修正后的信道频域响应并传递给后序符号,实现对多普勒频移的实时跟踪。数值仿真验证了该方法的可行性和优越性,海上试验证明,该方法实现了基于无人水下航行器的OFDM水声移动通信,能够对时变多普勒频移进行有效估计。     

基于SVM的广义空移键控可见光通信系统信号检测算法

针对室内广义空移键控(GSSK)调制的可见光通信(VLC)系统,该文提出一种基于支持向量机(SVM)的机器学习信号检测算法。在一般的VLC系统中,极大似然(ML)检测是最优检测算法,但是ML检测算法具有很高的计算复杂度。为了解决此问题,该文利用机器学习中的SVM分类思想实现对系统接收端的信号检测,以在保证信号检测正确率的情况下,降低计算复杂度,提高GSSK-VLC系统的信号检测效率。仿真结果表明,该文提出的针对室内GSSK-VLC系统的SVM信号检测算法与ML检测算法相比,在具有接近ML的误比特率(BER)性能的同时,计算复杂度明显降低,有效提升了系统的检测性能。     

基于多符号检测的连续相位频移键控信号定时同步方法

连续相位频移键控(CPFSK)作为遥测体制标准被广泛采纳。多符号检测(MSD)技术能够降低CPFSK信号的解调门限,这要求CPFSK定时同步方法能够在更低的信噪比条件下正常工作。针对现有的CPFSK定时同步方法在低信噪比下同步困难的问题,该文提出一种基于MSD的CPFSK定时同步方法,且适应可变符号速率CPFSK信号接收。数值仿真结果表明,在E_b/N₀为0 dB,符号速率为2 Mbps的情况下,该方法的误比特率性能比传统单符号间隔似然检测同步方法提高2 dB;与MSD迟早门时延同步方法性能相近,但消耗的硬件资源不及后者的40%。原理样机实测结果验证了数值仿真和资源评估的正确性。     

短参考多用户差分混沌移位键控通信系统性能分析

短参考差分混沌移位键控(SR-DCSK)系统主要的缺陷是数据传输速率较低。为此,该文提出一种短参考多用户差分混沌移位键控(SR-MUDCSK) 通信方案。利用Walsh码的正交性传输多个用户的信息,有效提高了数据传输速率。在AWGN和多径Rayleigh衰落信道环境下,对其误码性能进行了理论分析,并进行了实验仿真。结果表明：该系统在传输速率方面有较大提升,且能量效率也得到了显著改善,因此其具有重要应用价值。

     

正交多用户短参考差分混沌移位键控通信系统性能分析

针对差分混沌移位键控系统传输速率和能量效率低的缺点,该文提出一种正交多用户短参考差分混沌移位键控(OMU-SR-DCSK)通信系统。系统将参考信号长度缩短为每个信息承载信号长度的1/P,并在参考时隙后增加了两路连续的信息时隙,每个信息时隙内,N个用户信息在Walsh码正交特性作用下同时传输,利用Walsh码的正交特性可完全消除用户间干扰,从而改善系统误码性能。推导了OMU-SR-DCSK在加性高斯白噪声(AWGN)信道和Rayleigh衰落信道下的理论比特误码率(BER)公式并进行了仿真。仿真结果和理论推导的吻合证明了理论推导的正确性,从而为OMU-SR-DCSK应用于多用户串行传输系统提供了理论依据。     

一种基于高阶累积量的FSK信号识别新方法

文中介绍了一种基于高阶累积量的FSK信号分类方法.该方法直接对中频信号进行高阶累积量的特征提取,不需要进行载频估计和符号同步,克服了以往高阶累积量特征对参数估计的依赖.在判决方法上,结合了欧式距离分类和大数逻辑准则,提高了分类性能.仿真实验表明,该方法具有较好的识别性能,信噪比不低于6dB时,2/4FSK信号的识别率在98%以上,信噪比不低于1 3dB时,2/4/8FSK信号的识别率在90%以上.     

正交频分复用传输速率最大化自适应水声通信算法研究

该文在对正交频分复用(OFDM)水声通信速率最大化问题建模基础上,对注水算法的运算量进行了合理简化,实现了对子载波初始能量的快速分配。针对固定判决门限离散比特分配算法存在的码元能量严重浪费和速率损失问题,提出了基于贪婪的比特分配方案,以较小的计算量代价实现了OFDM通信速率的显著提高。研究表明,在压缩信道编码的不完全信道估计下,新算法仍具有良好的通信速率及误码率性能,适用于时变水声信道。     

一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控系统

针对降噪差分混沌键控(NR-DCSK)传输速率低的缺点,该文提出一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控(QM-NRDCSK)系统。发生器产生两路混沌序列,每一路的参考信号是信息承载信号的\begin{document}$P$\end{document}次重复,不同用户信息通过不同时隙区分,两路信号使用正交调制在相同频带上传输。接收端通过滑动平均滤波器对每一路的参考信号进行次平均后与信息信号进行非相干解调。通过在AWGN和多径Rayleigh衰落信道下的仿真,验证了理论推导的正确性,并表明该系统在具有较高频谱利用率的同时,能有效提高传输速率且拥有较好的误码性能。     

基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控系统

为了改善多用户相关延迟移位键控(CDSK)系统误码率(BER)较高的缺点,该文提出一种基于时隙变换的多用户多载波相关延迟移位键控(TST-MUMC-CDSK)系统。该方案采用置换矩阵对参考信号进行变换达到传输多用户信息的目的。在发送端,复制P次之后的混沌信号与经过希尔伯特变换的正交信号一同经过时隙变换器,产生2N个相互正交的混沌信号来承载2N个用户信息,大大提高了系统的传输速率。该文推导了该系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和瑞利衰落信道(RFC)下的误码率表达式,通过理论分析以及数值仿真验证了理论推导的正确性。仿真结果表明对比于其他同类系统,所提系统在相同误码率的情况下可以节约更多的比特能量,在误码率同为10^–2时,该系统所需的信噪比比降噪多用户相关延迟移位键控(NR_MUCDSK)系统低1.5 dB,比无信号间干扰多用户相关延迟移位键控(NISI_MU_CDSK)系统低2.6 dB。该系统具有良好的理论价值,且为实际工程应用提供了良好的参考。