浅海水声多途信道建模与仿真

在进行水声信号恢复和增强、目标探测、跟踪、定位、水声通信等技术的研究过程中,对海洋信道的仿真研究是进行这些水声信号处理仿真的基础。简要分析了水声信道的传播特性,主要针对水声信道强烈的多径效应这一特点,研究了浅海水声多途信道的物理模型,并通过BELLHOP射线传播模型实现了声场环境模拟以及水声信道建模。通过比较不同深度声源的声场分布,以及不同收发条件下的水声信道冲激响应,验证了水声信道的多径效应、稀疏性、传播损失、时变空变以及随机性等特性。     

基于DS-DPSK的水声扩频通信系统仿真

水声信道是一种多途、时变和频散的信道,声波在其中的传输行为十分复杂,在水声通信中,扩频通信具有可靠性高、隐蔽性好、抗多径能力强等特点,适合于远程或低信噪比情况下的通信。文中设计了DS-DPSK水声通信系统的方案,并给出系统性能仿真结果。     

基于分数间隔均衡的水声通信信道优化技术

水声通信信道受到海水介质的多途效应的影响,容易产生码间干扰,导致通信信道失衡,提出一种基于分数间隔均衡的水声通信信道优化技术,根据水声信道的时变衰落、多径和加性干扰等特性,构造水声信道的冲激响应模型,加入多径分量的相位偏移进行通信码间干扰抑制,在通信信号的接受终端插入一个可调滤波器消除多径干扰,采用自适应分数间隔均衡算法进行信道均衡器设计,采用二进制伪随机序列修正滤波器系数以对信道做出反馈补偿,实现信道均衡设计。仿真结果表明,采用该方法进行水声通信信道均衡设计,通信系统输出的码元保真度较高,抗多径干扰能力较强,降低了通信系统的输出误码率,改善了水声通信质量。     

水下数字语音通信系统实现方法研究

随着海洋资源的开发,水声通信技术得到重视。通过水声通信技术,可在水下环境中实现水下设备与岸上基站之间的通信,实时将水下设备的工作情况快速、直接、准确地传达给岸上基站,对于保障水下人员安全,勘探水下环境等起着重要的作用。本文对水下数字语音通信系统进行研究,利用水下超声通信技术,设计水下语音通信系统,基于DSP芯片实现水下语音信号的调制与解调处理,并搭建试验平台,对系统功能进行验证,得到比较满意的结果。     

直接序列扩频水声通信技术研究

水声通信技术随着当代通信技术与计算机技术的发展逐渐在通信领域中占据重要地位。由于水声通信与无线电通信的极大不同,所以在研究的问题和难度上都存在着很大的差异。多径干扰是水声通信信道与无线电通信环境中共同存在的干扰影响。为解决多径干扰问题,首先对扩展频谱通信技术进行介绍,并重点对直接序列扩展频谱通信技术的组成和功能进行研究,通过系统仿真,分析直接序列扩展频谱通信的特点,验证直接序列扩展频谱水声通信系统抗多径干扰的性能。     

直接序列扩频水声通信技术研究

水声通信技术随着当代通信技术与计算机技术的发展逐渐在通信领域中占据重要地位。由于水声通信与无线电通信的极大不同,所以在研究的问题和难度上都存在着很大的差异。多径干扰是水声通信信道与无线电通信环境中共同存在的干扰影响。为解决多径干扰问题,首先对扩展频谱通信技术进行介绍,并重点对直接序列扩展频谱通信技术的组成和功能进行研究,通过系统仿真,分析直接序列扩展频谱通信的特点,验证直接序列扩展频谱水声通信系统抗多径干扰的性能。     

水声MIMO-OFDM通信系统中基于导频的信道估计算法研究

正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)的结合可以有效地对抗多径衰落和码间干扰,大幅度提高水声通信系统的信道容量和传输效率,在高速水声通信中有着重要的发展前景。在分析梳状导频水声MIMO-OFDM通信原理的基础上,结合水声通信及信道传播特点,建立了信道模型,研究水声MIMO-OFDM系统中的信道估计原理和LS(最小平方误差)、MMSE(最小均方误差)算法。通过仿真试验比较两种算法在信道估计中的性能差异,为实际系统设计提供了理论参考。     

浅海水声通信中纠错编码的应用

针对复杂多变、强多途和起伏干扰的浅海水声信道,建立了基于BELLHOP射线模型的时变衰落水声信道模型。在此基础上通过系统仿真的方法,分析了卷积码、RS码和串行级联码3种纠错编码方案在水声跳频通信系统中的性能,给出了信道下的仿真结果并进行了对比分析;研究了交织器位置对串行级联码纠错性能的影响。结果表明,交织器位于串行级联码编码之后具有更强的纠错能力,适合复杂多变的水声衰落信道。     

OFDM同步算法在水声通信系统中的分析与仿真

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的抗多径衰落能力可以很好的改善信号在水声信道中的传播性能,同步算法是OFDM技术在水声通信中得以运用的重要环节。通过分析基于CAZAC序列的Guangling Ren和Seung同步算法的特性,并将这两种算法用于水声通信的性能分析与比较。仿真和分析表明,这两种同步算法均可以较好地应用于水声通信中,并且在多径传播时延严重的情况下Seung算法同步性能优于Guangling Ren同步算法。     

船联网信道的多径信道抗干扰技术

随着信息技术的发展,智能化的船舶互联网络成为研究的热点,船联网将船舶之间、船舶与岸基之间互联互通,有效地促进了海上航运物流、海上军事侦察,以及其他作业的效率。本文研究船联网的信道抗干扰技术,重点针对船联网中的水声信道通信网络中多径抗干扰能力进行分析,多径效应是降低船联网中水声通信系统信息精度的主要因素,本文研究对于改善船联网中水声通信的性能有重要意义。     

浅海水声信道MIMO通信（英文）

Underwater acoustic channels pose a great difficulty for the development of high speed communication due to highly limited band-width as well as hostile multipath interference. Enlightened by rapid progress of multiple-input multiple-output(MIMO) technologies in wireless communication scenarios, MIMO systems offer a potential solution by enabling multiple spatially parallel communication channels to improve communication performance as well as capacity. For MIMO acoustic communications, deep sea channels offer substantial spatial diversity among multiple channels that can be exploited to address simultaneous multipath and co-channel interference. At the same time, there are increasing requirements for high speed underwater communication in very shallow water area(for example, a depth less than 10 m). In this paper, a space-time multichannel adaptive receiver consisting of multiple decision feedback equalizers(DFE) is adopted as the receiver for a very shallow water MIMO acoustic communication system. The performance of multichannel DFE receivers with relatively small number of receiving elements are analyzed and compared with that of the multichannel time reversal receiver to evaluate the impact of limited spatial diversity on multi-channel equalization and time reversal processing. The results of sea trials in a very shallow water channel are presented to demonstrate the feasibility of very shallow water MIMO acoustic communication.     

基于选择性合并频率分集的多载频盲均衡算法

水声信道的多径传播和衰落特性常在接收端引起码间干扰,严重影响了水声通信质量.为了减少码间干扰,提高通信质量,在分析频率分集技术和常数模盲均衡性能的基础上,提出了一种基于选择性合并频率分集的常数模盲均衡算法(SC-CMA).该算法利用了频率分集来减少衰落的影响,克服码间干扰,具有收敛速度快、均方误差小的特点.计算机仿真结果,验证了该算法的有效性.     

移动式水下观测网络试验节点研制

研制了一种低成本的试验节点作为移动式水下观测网络(MUSN)的有效技术验证平台。以一种现有的可在水面航行的小型运载器为基础,引入深度控制系统,得到了一种可以在浅水域完成可控运动的移动试验节点。针对MUSN节点间距较小的特点,提出了可抵偿偏差的移动定位算法,利用水声MODEM的测距信息实现节点在水下移动时较精确的定位。露天水域试验验证了该节点路径跟踪的性能,精度满足应用需要。该节点具备自主航行和节点间通信能力,可以用于MUSN协调控制技术的验证研究。     

基于FPGA的水下声脉冲通信PPM系统设计

在水下通信领域,由于物理场的限制,以声波作为载体的水声通信是解决水下远距离信息传输的唯一方法。水下声脉冲通信的发展对调制技术提出了更高的要求,脉冲位置调制（PPM）有较高的平功率利用率和传输速率,能够很好地满足实际需求。该设计介绍了脉冲位置调制的原理,详细阐述了脉冲位置调制解调设计方法并基于FPGA对PPM调制解调进行了设计,并用Quartus软件进行时序仿真,验证了设计的正确性。     

浅海环境中水下物体声目标强度物理意义的讨论及模式滤波测量法

水下运动平台的声目标强度测量试验多在浅海环境中进行。文章根据简正波理论推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS的解析表达式,深入分析了TS的物理意义。分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角兹i和散射角兹s所对应的目标散射函数值有关,兹i和兹s是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree。文中还提出了一种基于垂直发射阵和垂直接收阵的声目标强度测量方法,即模式滤波测量法（Modal-Filtering Measurement,MFM）。理论分析表明,MFM法具有很好的抗界面混响性能,并且跟平均测量法和垂直阵常规测量法相比,具有更高的测试效率,测试结果更接近自由场声目标强度。     

水声通信及其在潜艇通信中的应用

介绍了水声通信的特点、系统组成和发展现状,提出了采用水声通信作为水下中、远距离通信手段的结论;分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,探讨基于水声的水下无线通信在海军潜艇通信应用的前景。     

Simplified p-norm-like constraint LMS algorithm for efficient estimation of underwater acoustic channels

Underwater acoustic channels are recognized for being one of the most difficult propagation media due to considerable difficulties such as: multipath, ambient noise, time-frequency selective fading. The exploitation of sparsity contained in underwater acoustic channels provides a potential solution to improve the performance of underwater acoustic channel estimation. Compared with the classic l ₀ and l ₁ norm constraint LMS algorithms, the p-norm-like (l _p ) constraint LMS algorithm proposed in our previous investigation exhibits better sparsity exploitation performance at the presence of channel variations, as it enables the adaptability to the sparseness by tuning of p parameter. However, the decimal exponential calculation associated with the p-norm-like constraint LMS algorithm poses considerable limitations in practical application. In this paper, a simplified variant of the p-norm-like constraint LMS was proposed with the employment of Newton iteration method to approximate the decimal exponential calculation. Numerical simulations and the experimental results obtained in physical shallow water channels demonstrate the effectiveness of the proposed method compared to traditional norm constraint LMS algorithms.     

水下语音通信系统的实时实现

在分析G.723.1编解码算法的基础上,设计了基于该算法的水下语音通信系统。对水声通信系统中的发射和接收部分进行了研究,并在仿真试验基础上,完成了编码调制、均衡和解调在硬件系统上的实时实现。     

Study on pattern time delay shift coding scheme

1 Introduction1 The underwater acoustic communications are needed for military affairs and commercial fields. There are lots of applications of underwater acoustic communications, such as in oceanographic data collection, exploration of natural undersea r…