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。     

浅海跳频抗多途水声通信方法研究

采用跳频通信方法来抗多途和码间串扰,比较了3种不同的接收方法:单一滤波接收方法、多路并行滤波接收处理方法和前置跳频滤波接收处理方法,后者采用PN码和递增序列2种跳频序列分别研究.仿真结果表明,递增跳频序列使误码率大大下降.当信噪比大于10 dB,串扰信号与直达信号能量比小于0.6时,误码率可达到10-4.     

时变强多途干扰下基于差分编码的水声OFDM通信算法

时变强多途干扰影响水声通信系统性能,针对时变强多途干扰问题,提出基于差分编码的水声OFDM通信(Underwater acoustic OFDM communications based on differential coding,DC-OFDM)算法。利用循环前缀技术和OFDM通信技术固有的抗多途特性,有效消除时变多途干扰,避免信道估计环节,直接进行解码判决。南海实测信道仿真(信噪比为8dB时,DQPSK100组仿真试验,2×10⁶个源码,全部正确解码)和水箱试验(信噪比为15dB时,DQPSK100组水箱试验,2×10⁶个源码,在时变强多途干扰下全部正确解码)。结果表明,所提算法能有效解决时变强多途干扰问题,实现时变强多途水声信道下的可靠水声通信。     

基于接收信号信噪比预测的自适应跳频信道质量评估

针对自适应跳频通信的特点,提出基于接收信号信噪比预测算法的信道质量评估方法.在FFH/BFSK系统中采用卡尔曼滤波器、信号子空间法和误码率性能分析法进行仿真.结果表明,在0～25dB的信噪比变化范围内,估计和预测误差较小,能够对信道质量做出实时评估,可用于快速自适应跳频通信系统.     

浅海水下通讯编码技术研究与应用

由于水声信道的多途效应造成水声通讯质量大大下降，误码率很高，本研究中给出的跳频编/译码技术，在很大程度上克服了水声信道多途效应对水声遥控的不良影响，使水声通讯的有效距离增大，该技术已成功地应用在相关测量系统中。     

差分跳频与常规跳频抗部分频带干扰的性能比较

在差分跳频抗部分频带干扰比特误码率(BER)的理论分析结果基础上,将差分跳频系统与常规快跳频系统抗部分频带干扰的BER联合—切尔诺夫界进行了比较。在差分跳频采用维特比译码,且两系统均采用加权能量度量,并具有相同频谱效率的情况下,比较结果表明:在加性白高斯噪声(AWGN)与瑞利信道下,差分跳频的抗部分频带干扰性能明显优于快跳频系统。在AWGN信道下,当差分跳频的每跳传输比特数与快跳频系统的每符号比特数均为1,且BER大于10-6时,差分跳频系统达到相同BER所需的信干比(SJR)较快跳频系统低6 dB。     

时变强多途干扰下基于差分编码的水声OFDM通信算法

时变强多途干扰影响水声通信系统性能,针对时变强多途干扰问题,提出基于差分编码的水声OFDM通信(Underwater acoustic OFDM communications based on differential coding, DC-OFDM)算法。利用循环前缀技术和OFDM通信技术固有的抗多途特性,有效消除时变多途干扰,避免信道估计环节,直接进行解码判决。南海实测信道仿真(信噪比为8dB时,DQPSK100组仿真试验,2×10~6个源码,全部正确解码)和水箱试验(信噪比为15dB时,DQPSK100组水箱试验,2×10~6个源码,在时变强多途干扰下全部正确解码)。结果表明,所提算法能有效解决时变强多途干扰问题,实现时变强多途水声信道下的可靠水声通信。     

OFDM技术在高速水声通信中的研究与应用

为满足高速水声通信的需要,在对正交频分复用(OFDM)技术进行研究的基础上,结合水声信道的特点,提出一种基于OFDM技术的水声通信方法以此来克服信号的多径传输而引起的码间干扰,从而达到较高的传输速率和较低的误码率.     

基于限幅度量的动态频谱通信系统抗干扰性能

在短波干扰信道下,对采用限幅度量的动态频谱抗干扰系统比特误码率(BER)进行理论分析。以Odenwalder(2, 1, 7)卷积码作为纠错编码,给出系统的BER上界,并进行仿真验证。结果表明,采用纠错编码及抗干扰译码度量后,系统的抗干扰性能提升可达10dB以上。     

基于IDMA的水声通信自适应Turbo迭代接收机技术研究

有效的多用户多址接入方式一直是水声通信网络研究的重点与难点;在十分有限的水声可用带宽条件下常规的基于频分技术的多址接入方式并不适用;而基于CDMA的码分多址接入方式则又存在着严重的难以克服的远近效应问题,且水声信道的多途效应使接收信号产生严重的码间窜扰(ISI)。针对以上问题,本文提出了基于交织分多址接入(IDMA)的自适应Turbo迭代接收机技术的研究。接收机采用联合均衡过程和译码过程的Turbo迭代接收机,通过迭代的方式获得反馈的外信息从而提高系统性能。针对未知参数的信道,采用递归最小二乘(RLS)自适应均衡算法对信道参数迭代估计,从而指导均衡器消除码间窜扰(ISI)。RLS算法利用每次迭代译码器反馈的外信息再次估计信道参数,直接的增加了除训练序列外的可利用数据长度,从而提高估计精度。通过仿真得出在未知信道条件下接收机的性能比已知信道系统接收机的性能降低0.4 d B。     

分集技术在水声跳频通信中的应用

研究了等增益合并频率分集M进制频移键控快跳频(FFH/MFSK)系统和编码M进制频移键控慢跳频(SFH/MFSK)系统在水声多途衰落信道中的性能,给出了频率2重和3重分集FFH/MFSK系统,以及采用(2,1,3)卷积码与(3,1,3)卷积码联合比特交织编码调制( BICM)的SFH/MFSK系统误比特率性能曲线,并进行了比较分析.仿真结果表明,FFH/MFSK提供的频率分集以及信道编码FH/MFSK所提供的时频隐分集都可以有效抵抗水声信道的时频双选择性衰落.但在相同编码效率下,基于BICM与软判决译码的信道编解码方式比快跳频显分集方式能提供更大的分集阶数,从而具有更优的抗衰落性能.     

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。     

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。     

船用卫星通信级联码技术的仿真研究

信道编码是船用卫星通信的关键技术,在分析船用卫星通信信道特点的基础上,研究CCSDS(15,1/6)+RS(255,233)级联码编译码性能.使用C语言编译环境,仿真级联码编码系统,得到其编码效率;使用二进制相移键控调制、加性高斯白噪声信道、维特比译码、BM算法,仿真级联码译码系统,得到其译码性能和编码增益.通过仿真研究发现,(15,1/6)+RS(255,233)级联码具有编码速度快、译码性能好、编码增益高的特点,是船用卫星通信信道编码的理想编码方案.     

OFDM技术海上移动通信中的仿真

航运业及军事信息化对海上移动通信的性能要求越来越高,带宽及误码率是移动通信系统两大性能指标,分别代表着信号传输速率及质量。另一方面,由于受到海风、海浪及复杂地形环境影响,相比于陆地环境海洋通信信道衰落更为严重,码间误码率更高。OFDM是一种正交频分复用技术,多载波正交处理大大提高了系统通信带宽,但是误码率还存在。本文研究海上OFDM通信系统模型,提出一种解决OFDM信道衰减的FTCA-BEM技术,减少了通信系统误码率。     

移动水声通信的3种帧同步方法性能分析

移动水声通信中收发两端的相对运动会导致通信信号出现时间压缩或扩展而产生多普勒效应,较大的多普勒频偏将引起严重的载波频率偏移,影响通信系统性能。通过帧同步进行多普勒因子准确估计与补偿,是实现移动水声通信的重要基础。本文分别研究了利用LFM信号、m序列信号、HFM信号的3种帧同步方法,给出了实现原理,并针对AWGN信道和实测多途衰落信道,分别从信噪比、信道特性、相对多普勒速度、计算复杂度等方面,对比分析了3种方法在不同条件和应用环境的多普勒因子估计性能。仿真结果表明,3种方法各有优势,均可适用不同的移动水声通信应用环境。相对而言,双HFM信号同步方法多普勒估计精度高、数据传输速率快、计算复杂度低、稳健性强,可以实现复杂信道移动水声通信的帧同步。     

两种键控方式在短波数字通信中的性能比较

针对短波数字通信采用的差分相移键控(DPSK)和非相干移频键控(NFSK)两种调制技术的性能进行分析和比较.以采用自动请求重发(ARQ)技术的数字窄带直接印字电报(NBDP)为例,分别对两种调制技术下的传输信息恒比码码组回传概率和剩余错组率进行了分析;并对系统性能参数进行了理论和数值分析.在信噪比同样的条件下,得出了使用DPSK技术的短波通信系统能有效地提高通信质量和降低ARQ的重传概率和剩余错组率的结论,为更好地利用短波通信系统进行数字通信提供理论依据.     

基于双曲调频信号的水声通信帧同步方法

水声通信中收发两端的相对运动会引起多普勒效应,严重的多普勒效应将极大地影响通信系统性能。针对多普勒效应对水声通信信号的影响问题,利用双曲调频信号对多普勒频移的不敏感性,提出了一种基于时域叠加上扫频和下扫频双曲调频信号作为前导信号的水声通信帧同步方法。通过接收端配置2个并行相关器对带有前导信号的接收信号进行匹配滤波,并根据2个相关峰的偏移时延差实现精确的多普勒因子估计,利用线性插值方法进行重采样,减弱多普勒效应对水声通信性能的影响。仿真结果表明,在实测多途信道条件下,该方法可以实现多普勒因子精确估计,有效提高收发端相对高速运动条件下的水声通信性能。     

一种基于16-QAM的LDPC码编码调制量化方法

论文研究了LDPC码的编码调制系统中译码器接收信号的量化问题,针对QAM调制时造成的比特间可靠性差异,提出了一种在解调输出时对符号内的比特采用不同量化方式,使可靠性较低的比特位也能保留足够的信道信息的方法。实验表明,新方法能够更加有效保证解调信息输出,在相同的信噪比下较均匀量化方法提高了0．12dB增益。     

基于STBC的多发射天线选择的传输性能研究

对于多发单收的天线系统(MISO),在已知信道状态信息(CSI)和等发射天线功率分配的情况下,利用反馈的CSI,对采用正交空时组码(STBC)的N选择n(N≥n,即n-NTx)的MISO系统进行研究。给出了求解选择性信道的序系数,推导了n-NTx系统的边缘概率密度函数(pdf)。在独立的平坦瑞利衰落信道中,完整地导出了n-NTx系统关于BPSK/QPSK调制的比特误码率(BER)性能界的理论表达式。为了与没有天线选择(即满复杂度)的系统进行性能比较,给出了BER的理论分析值和蒙特卡洛仿真结果,它们的结果均表明多天线选择系统能极大地提高系统的性能。