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。     

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。     

水声单载波扩频均衡技术研究

针对水声通信系统信道多径干扰带来的码间串扰问题,本文从均衡技术的原理出发,以单载波水声扩频通信系统为载体,分析通过选取恰当的均衡器抑制单载波水声信道的频率选择性衰落,从而提升通信接收质量。运用Matlab仿真比较频域均衡中BPSK,QPSK两种方式下的调制信号,并对线性均衡的ZF均衡（迫零均衡）与MMSE均衡（最小均方误差均衡）星座图进行了比较。结果表明：2种调制方式下,ZF与MMSE均衡都能降低系统输出信噪比,但MMSE均衡较ZF均衡的效果更好。最后,通过水池实验验证算法的可行性。得出结论：系统的通信速率与通信带宽正相关,但通信的正确率会因信道多径干扰而降低;合适的均衡技术可以产生与信道相反的特性来修正误差、消除码间串扰,最终获取正确的判决结果。     

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。     

基于最小二乘和广义最小二乘的系统偏差估计研究

多传感器数据融合首先要解决误差配准问题,来估计系统偏差并消除它.把最小二乘理论运用于多传感器数据融合,能够得到系统偏差估计.分析最小二乘(LS)和广义最小二乘(GLS)的原理,并对两种算法进行了比较.     

非常数模信号的水声信道稳定盲均衡算法研究

水声信道中存在有大量的脉冲噪声和多普勒频移效应,这会造成水声通信系统最佳采样位置发生偏移,对均衡算法的稳健性造成严重影响。本文从提高均衡算法稳健性的角度出发,借助早迟积分比相原理完成对采样位置的跟踪,同时采用均衡滤波器系数变化量的Euclid范数作为代价函数,提出了一种归一化修正常模盲均衡算法,并用判决正方形方法进行了改进。仿真结果表明,在高阶QAM通信系统中,所提出的算法具有更好地收敛能力与稳定性,保证了水声通信的高效运行。     

MIMO系统训练信道估计的导频优化设计

论文考虑了在莱斯信道和干扰下,多输入多输出(MIMO)系统中估计信道状态信息(CSI)可以处理以改善干扰抑制。论文分析如何通过设计导频矩阵来最大化估计性能,简化原始数据信号的检测。在接收机处对信道矩阵进行估计,对信道矩阵及其均方误差(MSE)的最小均方估计量(MMSE)表达式进行了数学推导。显示了接近最优的性能以及如何设计导频矩阵来优化估计性能。     

DCT插值算法在水声信道估计中的应用

水下通信是海上远程通信的重要手段,其信道环境直接决定通信质量。本文对水声信道进行研究,分析水声信道的特性,介绍了信道的建模方法。给出了基于DCT插值算法的信道估计方法和能够去除噪声干扰的DCT插值算法。实验结果表明DCT插值算法能够有效提高水声信道估计的性能。     

基于QPSK调制水声通信系统设计与仿真

论文研究了水声通信系统的组成原理及各部分功能,结合水声通信信道特性对水声通信系统的影响,研究并提出了用QPSK调制技术设计水声通信系统。确立了水声通信系统数学模型,以Matlab为工具对整个系统进行仿真分析,通过理论研究和仿真可以发现,QPSK调制技术在水声通信中的应用可以有效抑制多径扩展和海洋噪声,减少误码率,确保水声通信的可靠性,提高通信速率。     

基于改进的SOMP水声通信信道联合估计方法

水声通信信道通常表现出时变特征。然而在某些通信条件下,水声信道的变化速率相对发送的OFDM符号周期而言仍然较慢,整体呈现缓慢时变特性,而且研究表明在相邻时隙内的信道结构具有较强的时间相关性。如何利用好信道的缓变特征,设计适合的OFDM信道估计方法,对进一步改善水声通信信道估计性能具有重要意义。分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing,DCS)理论通过利用多个信号的共同稀疏性进行联合重构,能够进一步提高稀疏重建性能。因此本文将以此为基础,在DCS理论框架下,通过对同步正交匹配追踪(Simultaneous Orthogonal Matching Pursuit,SOMP)算法进行改进,构造一种时域联合的信道估计方法并通过仿真与其他类似算法进行性能比较。     

Application of frequency estimation algorithm based on a single vector sensor in underwater acoustic communication

1 Introduction1 An acoustic vector sensor (AVS) simultaneously measures the acoustic pressure and the components of acoustic particle velocity which render the basis for developing new signal processing methods[1-2]. The higher processing gain can be obta…     

OFDM高速水声移动通信系统方案设计(英文)

The major constraint on the performance of orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) based underwater acoustic(UWA) communication is to keep subcarriers orthogonal.In this paper,Doppler estimation and the respective compensation technique along with various diversity techniques were deliberated for OFDM-based systems best suited for underwater wireless information exchange.In practice,for mobile communication,adjustment and tuning of transducers in order to get spatial diversity is extremely difficult.Considering the relatively low coherence bandwidth in UWA,the frequency diversity design with the Doppler compensation function was elaborated here.The outfield experiments of mobile underwater acoustic communication(UWAC) based on OFDM were carried out with 0.17 bit/(sHz) spectral efficiency.The validity and the dependability of the scheme were also analyzed.     

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…     

多水下机器人编队通信研究

针对多水下机器人编队控制中的水下无线通信问题,提出了一种基于调度的水下无线环状媒介访问控制协议,克服了由于多跳带来的隐藏终端和暴露终端的问题,保证了系统通信的公平接入和周期性控制,同时通过采用数据包捎带技术,在数据包中携带令牌信息,减少额外发送令牌控制包等方法来提高系统吞吐量。N S仿真软件上的仿真实验分析了新协议的性能,通过与类似ALOHA的基于竞争协议的对比实验确定新协议的使用范围,验证了上述媒介访问控制协议的有效性和可行性。     

水下光通信LED阵列光源方法与实现

为了设计一种新的用于水下通信的光源,分析了LED光源用于水下通信的优势,介绍了水下光通信系统选择光源的条件,进行了具体的LED光源阵列及其光学系统设计,最后进行了水下光通信实验。实验结果表明：LED阵列光源应用于水下光通信,体积小,重量轻,结构简单,能较好、较快地实现水下光通信。     

Simulation platform of navigation system for autonomous underwater vehicle

1 Introduction1 It is hoped the Autonomous Underwater Vehicle (AUV) can be fully autonomous, but the basis of this hope is that AUV can navigate and position accurately.Inertial navigation is the main navigation method for AUV, but accumulative error of t…     

矢量推进混合型水下运载器的概念设计研究

文章介绍了一种基于矢量推进方式的新型水下运载器的概念设计,提出了使用光纤微电缆(FOMC)连接蓝牙浮标实现半无线通信并应用于水下运载器的理念,对运载器的本体设计和控制方式进行了阐述,另外还基于MATLAB对控制上位机进行了仿真。作为一种新型水下机器人,它可以通过半无线控制,轻便灵活,实现五个自由度的运动,能在半人工控制和半自主运动的模式下,实现水下悬停、定深运动并能灵活回转和爬升下潜等,成为一种兼具ROV和AUV优点的混合型水下半自主航行器。     

浅海信道调频水声语音通信方法比较

水声语音通信在海洋工程、海洋科考、水下搜救等领域具有广泛应用。与单边带通信、数字编码调制通信相比,调频水声语音通信具有实现简单方便、抗幅度衰落性能好的特点,但浅海水声信道具有的复杂多径效应及噪声严重影响其获得的语音音质,容易出现语音含混、语义难辨等问题。本文通过浅海不同距离、不同多径信道下的海试实验比较了采用非线性解调法和正交解调法的调频语音通信性能,并通过客观语音质量评估PESQ(Perceptual evaluation of speech quality)方法对调频水声语音通信音质进行量化评估。     

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。     

复杂干扰环境下水声通信抗干扰技术研究

重点对盲源分离干扰抑制方法进行了原理论述,建立了卷积混合和分离模型,提出了盲解卷积混合准则,并针对复杂干扰环境下水声通信场景进行了信号干扰抑制的仿真分析,得到了较为满意的结果。