强多径干扰下的水声通信均衡算法研究

水声信道的典型特点为强多径干扰、多普勒频移严重。锁相环-判决反馈均衡器(Phase-Lock Loop-Decision Feedback Equalization,PLL-DFE)是水声相干通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的主要技术手段。对抗多径干扰的判决反馈均衡自适应算法进行了改进,在快速自优化LMS算法的基础上进行了优化,提出了记忆快速自优化均衡(Memory Fast-Optimized LMS,MFOLMS)算法。该算法提高了均衡器的跟踪性能。在二阶锁相环和判决反馈均衡器的联合作用下,按照最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)准则自动调节相应的参数,使均衡器达到最佳的性能。仿真和湖试数据处理结果均表明,该文提出的算法可以抵消多径的影响,提高通信系统的接收性能。     

水声DS-CDMA通信中多相位假设码片速率自适应判决反馈均衡算法研究

研究了直接序列扩频码分复用(DS-CDMA)通信中基于多相位假设的码片速率自适应判决反馈均衡算法.水声信道的衰落和多普勒频移会严重影响扩频信号的相关特性,需要在做解扩频之前进行多普勒频移补偿和信道自适应均衡.将空间分集-多普勒频移补偿-自最佳自适应判决反馈均衡算法应用到DS-CDMA通信中,提出一种基于多相位假设的码片速率自适应判决反馈均衡算法,并用实际的千岛湖实验数据和仿真数据对算法性能进行了分析.结果表明算法以增加计算复杂性为代价显著提高了DS-CDMA通信性能,在复杂快变的多途和多普勒频移条件下可以保证低的误符号率,在低信噪比条件下能够稳定工作,总体性能良好.     

一种有效的水声通信多普勒处理方法

在水声通信中,由于发射和接收平台之间的相对运动,多普勒频移是无法避免的。多普勒频移使信号频率和相位发生变化,降低载波估计的精度,造成自适应均衡器的发散,使整个系统的性能下降。文中设计了一种应用于水声多载波相干调制系统的多普勒处理方法,采用块估计和线性插值以抵消多普勒频移的影响。仿真结果表明,该方法能有效地抵消多普勒频移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,系统允许相对运动速度可达到±10m/s。     

数字微波通信中自适应均衡器的应用

在移动通信及高速无线数据通信中,由于多径效应和信道带宽的有限性以及信道特性的不完善性而产生的码问干扰（ISI）成为影响通信质量的重要因素,信道的均衡技术是克服码间干扰的主要手段,而自适应均衡器能够跟踪信道变化而获得广泛应用。本文围绕自适应均衡技术进行了深入的探讨,重点研究了自适应均衡算法、信道模型等问题,并针对几种盲均衡算法应用于数字微波无线信道的均衡性能进行了仿真和比较,其结果对于开发具有更高频谱利用率的数字微波通信链路有着重要的指导意义。本文讨论的重点是计算复杂度低、易于在数字微波系统中实现的自适应均衡器。     

判决引导和常数模融合盲均衡算法研究

结合判决引导（DD：Decision-Directed）算法和常数模算法（CMA：Constant Modulus Algorithm）的各自优点,研究了一种基于DD和CMA的融合盲均衡算法。DD算法收敛速度快,但要求初始接收信号眼图张开,CMA算法稳健,但是收敛速度慢,为此,对接收信号依DD算法和CMA算法获得瞬时误差后进行加权融合处理,以加权后获得的瞬时误差对均衡器权系数进行调节,实现均衡。计算机仿真证明了融合盲均衡算法有效提高收敛速度的同时具有良好的稳健性和均衡性能。     

基于辐射噪声强度和线谱多普勒的目标运动参数估计

提出了一种利用辐射噪声强度和线谱多普勒频移联合估计匀速直线运动目标的速度和正横距离的方法。该方法基于单水听器观测,首先在球面波近似下利用目标辐射噪声强度估计出正横时刻并确定目标速度和正横距离之间满足的线性关系;然后利用线谱多普勒频移,通过对一个新定义的代价函数进行一维搜索的方法估计出目标速度和正横距离。与现有各种基于噪声强度和线谱多普勒频移进行测距测速的方法相比,该方法具有以下优点：（1）要求更少的先验知识,易于确定参数搜索范围;（2）参数估计过程中仅需一维搜索,并且算法可应用于需对目标参数进行预报的场合。数值仿真给出了不同参数条件下目标运动参数估计结果的统计误差。湖试结果验证了该方法的有效性。     

一种提高多普勒测速仪测频精度的方法

多普勒测速仪是水面或水下平台速度测量的主要设备。提出了利用随机样本一致(Random Sample Consensus,RANSAC)算法来估计多普勒频移,从而使速度测量具有更高的稳定性。多普勒测速仪信号处理的核心是测量多普勒频移,该方法利用回波复相关相位是多普勒频移的一次函数来估计多普勒频移,进而计算得到平台速度,在估计频移时采用RANSAC算法以提高测频精度。为了验证方法有效性,对信号形式为连续波(Continuous Wave,CW)脉冲对的情形进行了仿真。结果表明,提出方法的稳定性得到明显提高。     

舰船辐射噪声线谱多普勒分析的ESPRIT方法

利用运动目标线谱的多普勒频移特性估计目标参数,需要精确提取出多普勒频移曲线。针对舰船辐射线谱噪声多普勒频移曲线提取的短时傅里叶变换（Short Time Fourier Transform,STFT）方法存在分辨率门限的问题,提出了一种利用子空间旋转不变技术（ESPRIT）高分辨频率估计法与STFT相结合的方法,提高了频率估计的精度和分辨率,可很精确地提取出频率间隔较近的多普勒频移曲线,而且计算量较小。计算机仿真和水池实验验证了该方法的有效性。     

适用于QAM信号的方形判决超指数迭代盲均衡算法

针对超指数迭代判决反馈(Super-Exponential Iteration Decision Feedback Equalization,SEI-DFE)盲均衡算法在水声通信系统中表现出的收敛性差的问题,提出了一种基于正方形判决的修正超指数迭代判决反馈盲均衡算法。该算法在修正超指数算法的基础上,引入判决正方形机制分别对输出信号的同相分量和正交分量进行均衡,以进一步提高相位补偿能力;在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,实现对相位旋转的跟踪和补偿。消声水池实验采用16QAM调制信号,从滤波器阶数、步长以及Q矩阵大小三个方面对算法的影响来验证算法的误码率性能,结果表明,新算法的误码率相比修正超指数迭代判决反馈(Modified Super-Exponential Iteration Decision Feedback Equalization,MSEI-DFE)算法改善了两个量级,实现了对相位旋转的有效补偿,大大改善了载波恢复性能。     

回波信号限幅对声学多普勒测速偏差的影响

声学多普勒测速设备常采用复协方差算法测量多普勒频移，当回波信号出现限幅时会产生频移测量偏差，进而导致测速偏差。文章基于复协方差算法分析了回波信号限幅引起多普勒测速偏差问题的原因，得出限幅后频移测量偏差随真实频移变化而呈现正弦振荡变化的规律，分别使用窄带和宽带发射信号完成回波限幅仿真计算。基于声学多普勒测速仿真器和海上试验完成了对声学多普勒测速设备回波限幅数据的采集，仿真和试验数据结果与理论分析结果一致。     

矢量水听器阵列自适应子空间跟踪算法

矢量水听器能同时共点获得声场中声压和振速,与其他水听器相比,能获得更多的信息量,具有很好的应用前景。矢量水听器阵列的MUSIC算法能实现360°无模糊方位估计,然而对于方位时变的目标源,该算法很难完成对上述目标源方位进行实时跟踪估计。鉴于此,将MALASE算法和MUSIC算法相结合,提出了一种矢量水听器阵列的自适应子空间跟踪算法。仿真结果表明,该算法既保留了MUSIC算法的性能,又实现了对目标源进行实时跟踪估计,且方位估计误差仅为0．4°左右。     

一种用于水声相干通信的快速自适应自最佳均衡器

多通道判决反馈均衡器(MC-DFE)是水声相干通信克服信道多径效应、消除码间干扰(ISI)的主要手段。本文提出了一种用于水声相干通信系统的分集合并自最佳自适应多通道判决反馈均衡器。该算法将快速自优化LMS分集合并(FOLMSDC)算法、快速自优化LMS(FOLMS)算法和快速自优化LMS相位补偿(FOLMSPC)算法有机地结合在一起。该算法一方面可以进一步减少运算复杂度,另一方面,由于算法中的步长因子和相位跟踪因子可以自适应地更新,因此算法可以更好地跟踪水声信道的变化,进一步提高通信系统的接收性能。仿真结果表明,本文提出的算法的性能优于现有算法。     

稀疏多径信道自适应均衡算法研究

针对传统自适应均衡算法在稀疏多径信道中性能较差的问题,提出了一种基于l₂-范数的自适应均衡算法。该算法利用稀疏多径信道下均衡器权值的稀疏性,将自适应均衡器的训练过程看作压缩感知理论中稀疏信号对字典的加权求和,以解决迭代参数的设置及收敛速度慢的问题。该算法将l₂-范数和压缩感知相结合,不仅提高了权值的精度,而且降低了计算复杂度。仿真结果表明,该算法计算量小,训练序列少,具有较好的性能,对提高系统的通信性能具有参考价值。     

被动定向浮标数字解复用技术

介绍了被动定向浮标信号传输系统中复合信号解复用的工作原理,推导了解复用的过程,解释了罗盘补偿矢量传感器自转对浮标测向的影响。提出了一种解复用的数字信号处理算法．在信号处理板上软件实现解复用。设计了一种软件导频锁相环,解决了偶极子信号解调过程中频率相位精确跟踪的问题。该技术降低了浮标接收机的复杂性,保证了通道一致性,提高了可靠性和定向精度,同时降低了浮标的成本。通过仿真对导频锁相环的性能作了评价,并通过湖上试验对其进行了验证。     

复相关法测频的硬件实现

复相关算法适用于多普勒频移的测量,通过选用FPGA作为硬件实现平台,可以满足实际的多普勒测频工作。根据复相关算法测频原理和硬件平台的实际特点,分别对反正切、低通滤波器和正交变换进行了优化,降低了硬件的消耗。高效的反正切函数算法通过预先存入值省去了每次反正切函数的运算,优化的FIR滤波器和正交变换器进一步节约了查找表（LUT）资源。通过仿真实验,结合数据的质量保证和控制算法,结果验证了硬件平台的可行性。     

一种自适应的主动声呐直达波干扰抑制算法

为了克服主动声呐编队作战条件下的直达波干扰,达到检测微弱目标回波信号的目的．提出了一种基于频域分块自适应滤波算法的直达波抑制方法。这种方法将自适应滤波理论和匹配相关技术相结合,首先对接收数据做频域分块自适应滤波,再利用已知发射信号副本进行匹配相关,最后提取目标回波信号。其中,频域分块自适应滤波算法相比基本最小均方算法,计算复杂度降低,收敛速度快,基本保证了主动声呐每个探测周期内的直达波抑制和目标回波的提取。通过数值仿真实验表明：在强直达波干扰存在条件下,该算法对目标回波的提取在精度和鲁棒性等方面均优于以往的直接匹配相关方法。     

Digital Doppler measurement with spacecraft

Digital and analog phase-locked loop (PLL) receivers were operated in parallel, each tracking the residual carrier from a spacecraft. The PLL tracked the downlink carrier and measured its instantaneous phase. This information, combined with a knowledge of the uplink carrier and the transponder ratio, permitted the computation of a Doppler observable. In this way, two separate Doppler measurements were obtained for one observation window. The two receivers agreed on the magnitude of the Doppler effect to within 1 mHz. There was less jitter on the data from the digital receiver. This was due to its smaller noise bandwidth. The demonstration and its results are described     

一种新颖的水声相干通信接收算法

为了克服水声信道的多径衰落,消除码间干扰,获得可靠的数据传输,提出了一种新颖的水声相干通信接收算法。该新型算法有两个优点:一是将自适应判决反馈均衡器和迭代译码技术相结合,二是译码采用Turbo译码原理,整个译码系统可以看作是串联迭代译码器,只是其中的内部译码器被编码比特对数似然率(LLR)计算器所取代,有效地降低了运算复杂度。同时,自适应判决反馈均衡器采用了变步长因子算法,改善了均衡器的收敛速度。仿真实验验证了该组合接收算法的性能