基于频谱扩展分层空时编码的水声通信方案

高频谱利用率的技术一直是应用于带限水声信道中通信系统研究的热点。文章提出了基于空时分层编码和频谱扩展的空域并行发射方案。空时分层发射信号用相同的扩频码进行频谱扩展,从不同的换能器发射。接收机利用不同路径的传播时延和Rake接收,只需要一个接收水听器就可以实现分层信号的检测和干扰抵消。多径水声信道中的仿真表明,在数据率相同的情况下,该方案相比单发射方案有更好的误码率性能,在低复杂度和高速传输性能方面具有较大优势。     

基于水声信道的MAPSK-TCM编码调制技术研究

论述了应用于水声信道的网格编码调制TCM技术,分析了影响其性能的主要因素;针对水声信道带宽有限的情况,提出了在信号频带不展宽的情况下提高水声通信性能的多进制非对称MAPSK-TCM编码调制方法,并在给定的水声信道下,分别对码率为1/2、2/3的情况进行了仿真,仿真结果表明:MAPSK-TCM方法(M=4或8)相对于相同信号带宽的标准TCM方法,在信噪比相同的情况下,降低了系统的误码率,对改善水声通信的可靠性有重要意义。     

单矢量水听器OFDM水声通信技术实验

针对水声通信中信道特性复杂、低信噪比的情况,为提高水声通信质量,在理论研究OFDM与矢量信号处理技术基础上,提出并设计了一套基于DSP平台和三维同振型矢量水听器的矢量OFDM实时水声通信调制解调器.在哈尔滨市松花江水域中进行了水平方向上矢量水声通信实验.实验结果表明,系统达到实时通信的要求,在4.3 km的水平通信距离上、QPSK调制、1/2卷积码编码、通信频带4～8 kHz的条件下,通信速率达到1 873 bit/s,最终误码率低于10-4,矢量OFDM比标量OFDM水声通信误码率有明显改善.     

生物友好的认知水声网络频谱分配

为充分利用海洋哺乳动物和水声传感器网络(UASNs)共享的稀缺频谱资源,提出了一种生物友好的认知水声网络频谱分配(MMF-CASA)方法。将海洋哺乳动物作为主用户,传感器节点作为次级用户,设计了生物友好的认知水声网络通信机制。以次级用户系统容量最大化为目标建立效用函数,通过拉格朗日乘数法和功率控制与信道分配技术求解次级用户的发送功率与信道分配,设计了生物友好的水声网络频谱分配机制和算法。实现了主用户和次级用户信道共享,最大化了水下稀缺的频谱资源的利用率。仿真结果表明,采用生物友好的认知水声网络频谱分配方法能够避免传感器节点通信对海洋哺乳动物间通信的干扰,使网络的频带利用率和系统容量分别提高了37.4%和34.2%。     

深空通信中的一种级联编码调制的性能研究

为保证深空通信系统高功率效率的同时,提高通信系统的频带利用率,提出了基于Feher专利的四相相移键控(FQPSK)和喷泉码的级联编码调制体制,并对该编码调制体制性能进行了仿真分析.仿真结果表明,该体制利用FQPSK调制的高带宽效率使系统的频带利用率有很大程度的提高;利用喷泉码实现低信噪比通信,可以通过调整译码开销保证不同信道环境下的恒定误码率,从而能够缓解发展中的深空通信中将会遇到的功率受限和频带紧张问题.     

并行组合扩频技术在水声通信中的应用

并行组合扩频技术是最近几年发展起来的具有较高的传输效率和频带利用率的一种软扩频通信方式,适合于在军事保密通信、猝发通信以及频带受限的环境中使用.重点研究了并行组合扩频技术的原理,并首次提出将其应用到水声通信领域中,在仿真环境下构建了并行组合扩频水声通信系统,不但大幅度改善了以往水声扩频通信系统传输效率不高的问题,并且通过与映射序列扩频方式的结合,还可使发射信号恒包络,从而明显改善其峰值平均功率比.最后,通过仿真实验结果,验证了该通信系统在中远程浅海水声信道中的稳定性和可靠性.     

慢衰落信道下高阶调制编码协作方案及性能分析

提出一种基于高阶星座调制的高效编码协作方案．用户或协作伙伴的编码比特分组后分别通过比特交织器,之后映射到高阶二维星座按分配时隙发送．推导了该协作方案在慢瑞利衰落信道下的成对错误概率．理论分析以及仿真结果都表明,慢瑞利衰落信道下,本方案在提高频谱效率的同时可获得完全分集．     

M元线性调频远程水声通信新技术

浅海远程水声通信由于水声信道带来的严重多径干扰和衰落,导致通信速率低、误码率高以及接收端信噪比低等缺点。针对这一问题,提出了一种比较有效的M元线性调频(LFM)水声通信技术。M元LFM通信技术在发射端利用不同频段内多种不同调制斜率的LFM信号进行信息编码,在接收端用相应的拷贝相关器组进行信息解码。该方法具有较强的抗多径干扰和信道衰落的能力,且在低信噪比下的检测性能好。海试数据分析及仿真结果表明:利用M元LFM技术,在距离为80 km、带宽为200 H z、通带内平均接收信噪比为3 dB的情况下,利用单水听器接收,在误码率为1-0 4条件下,水声远程通信的数据率可达20 b it/s,此时带宽利用率为0.1 b it/(s.H z)。     

瑞利衰落信道下的自适应编码调制技术

自适应编码调制技术(adaptive coded modulation,ACM)是一种适用于卫星等无线信道的传输技术,它建立在信道估计的基础之上,通过反向信道将信道状态信息(channel state information,CSI)传送给发送端,使其根据不同的信噪比自适应地改变编码方式和调制方式,从而在不降低误码率(bit error rate,BRE)的条件下,提高信道的频谱利用率(spectral efficiency,SE);介绍了自适应编码调制技术的基本理论;给出了信道估计的方法;分析了其SE性能,仿真了一个基于格码调制(trellis coded modulation,TCM)的ACM系统。     

用于水声相干通信系统的联合迭代均衡和译码算法

采用串行级联网格编码调制(SCTCM)技术,高效利用带宽受限的水声信道带宽.同时,为了克服水声信道时变多途衰落,消除码间干扰,运用Turbo迭代原理构建多通道自适应均衡器和SCTCM译码器联合迭代算法.在联合迭代均衡和译码(JIED)算法中,均衡器和译码器通过迭代的方式,交换数据符号的软信息来改善均衡器的性能,从而实现高速、可靠的数据传输.计算机仿真结果表明,使用上述体制的水声通信系统,在高效利用水声信道带宽的同时,利用译码器提供的译码增益,提高了均衡器的数据处理能力,通信系统接收数据的误码率降低了两个数量级.     

高速率的符号干扰传输及其编码的检测译码

研究了高符号速率传输造成的符号干扰在接收端采用最大似然序列检测算法的性能，与相同频谱效率下的正交幅度调制（QAM）无符号干扰系统性能比较的结果是高符号速率的符号干扰传输方案随着频谱效率的提高显示出性能优势。提出了信道编码的符号间干扰传输的最佳检测译码算法，即在接收信号检测和信道译码之间采用最大后验概率准则下的软入软出迭代检测译码。仿真结果表明，最佳检测译码充分利用了符号干扰信道自然形成的编码约束关系，获得了最大编码增益。     

超窄带通信关键技术研究

本文首先介绍了超窄带通信中的关键技术——具有高频带利用率的双向编码调制方式：可变相移键控（VPSK）和甚小频移键控（VMSK）。在此基础上重点讨论了1／2甚小频移键控（VMSK／2）调制方式的编解码原理，并给出了其频谱的数学表达式和计算机仿真频谱图。对VPSK、VMSK及VMSK／2信号的频谱利用率作出初步估计，给出了VMSK／2射频传输系统设计方案。     

子载波间隔对广义多载波水声扩频性能的影响

针对广义多载波扩频(MC-DS)系统的子载波间隔变化对系统性能的影响,通过将多载波技术和扩频技术相结合的方法,来提高扩频的通信速率和多载波通信的稳健性.广义MC-DS系统可以通过调整子载波间隔,改变扩频增益和频谱交叠程度来应对复杂的水声信道.讨论了在水声多途信道和高斯白噪声信道下该系统随子载波间隔变化的误码性能,根据误码率曲线可以选出使误码率达到最小的最优子载波间隔,从而为系统的最优设计提供了依据.     

对流层散射衰落信道下正交频分复用系统性能

为克服大容量散射通信系统中多径衰落特性导致的通信容量限制问题,将正交频分复用(OFDM)技术引入散射通信用来降低高速率通信带来的符号间干扰(ISI)。建立了对流层散射信道模型,从理论上对经历散射衰落信道的OFDM系统接收信号分量进行分析与计算,推导了系统的误码率,并进行了仿真验证。为了提高系统可靠性,研究了采用Reed-Solomon编码的COFDM调制方案。仿真结果表明OFDM调制方案可以有效提升散射通信容量,基于编码技术的OFDM调制方案可以满足未来军事通信需求。     

基于无速率编码的认知无线电系统能量分配算法

针对目前广泛应用的认知无线电技术,研究最大化认知系统能量利用率的问题.全局计入信道特性和系统本身特性对能量利用率的影响,利用无速率编码对网络动态环境的自适应能力以对抗主用户不可预知的出现,研究基于无速率编码的多信道认知无线电系统的能量分配算法.通过引入周期频谱感知模型,提出的能量分配算法根据信道和系统特性分配从用户的感知能量和传输能量,利用系统门限约束干扰概率以保护主用户通信.仿真结果表明,对应不同的信道或系统特性,提出的算法均能够显著降低能耗,提高能量利用率.     

一种高频带利用率的PCSS-OFDM通信技术

为了提高扩频OFDM通信系统的频带利用率,提出了一种将并行组合扩频技术和OFDM技术相结合的并行组合扩频OFDM通信系统.对该系统进行了理论分析和建模仿真,并和频域扩频多载波CDMA系统进行了对比.结果表明,在高斯白噪声信道下,并行组合扩频OFDM系统不仅具有较高的频带利用率,而且在信噪比较大时可靠性优于频域扩频多载波CDMA系统;在多径衰落信道下,尽管并行组合扩频OFDM系统的可靠性比频域扩频多载波CDMA系统差,但是在一定程度上提高了系统频带利用率.     

基于极化多维星座调制的OFDM物理层安全通信机制

提出了一种基于极化多维星座的正交频分复用（OFDM）物理层安全通信机制,通过高维星座设计,可以有效地加密调制信息,保护无线通信的调制信息不被发现,从而保证无线通信的安全.在此基础上,推导并仿真了系统误码率性能和频谱利用率.仿真结果证明,OFDM极化多维星座调制方案可以有效防止窃听者获取调制信息,并且其误符号率及频谱效率都显著优于传统OFDM-QAM调制.     

级联编码的MIMO-OFDM水声通信系统

水声信道环境恶劣,为了获得更大的分集增益,提出级联编码的MIMO-OFDM水声通信系统,同时提出一种改进的联合迭代接收方案。系统发射端外码和内码分别位于空时编码两侧。提出的改进接收方案在外码硬判决译码后增加反馈结构,利用反馈信息减小MIMO检测的次数,同时改善内码译码初始软信息。对级联编码系统在三种接收方案下的性能进行仿真,并与独立编码系统对比。仿真结果表明,改进方案能够获得更大的性能增益,同时显著地减少MIMO检测的运算量。另外,信噪比较高时,相同系统码率的级联编码系统误码性能优于独立编码系统。     

MIMO多调制系统抗噪声性能的建模与分析

作为现代通信领域的一个重大突破,MIMO技术能支撑更高的数据传输速率和更好的服务,从而成为下一代无线通信系统的研究热点。通过MIMO系统的建模与仿真,研究比较了在相同信道条件下,不同调制编码方式的输出星座图及系统误码率。仿真结果表明,BPSK的抗噪声性能最好,QAM最差;调制模式相同的前提下,编码速率越高,系统误码率越大。上述结果对今后的工程实践有着良好的参考价值。     

应用于水声通信系统中的发射分集技术

空时分组码(STBC)是一种有效的抗衰落发射分集技术,以其较强的抗衰落性能和较低的译码复杂度而受到广泛的关注。文中将STBC引入水声通信中,将其与频移键控(FSK)调制相结合,形成STBC-FSK,可以基于简单的接收机结构,实现STBC的最大似然译码算法和FSK的非相干解调,获得完全发射分集。论文介绍了STBC-FSK的原理,给出其在多径信道和水声信道中的性能仿真。仿真结果表明,采用该系统,可以在不显著增加接收机复杂度的情况下,使水声通信系统的性能得到明显的改善。