声场模型的海洋水声信道通信系统研究

海洋环境通常复杂多变,时常受到时变、频变、空变随机特性及噪声引起的各种干扰,造成海洋水声信道中的通信过程中存在着严重的信号失真和畸变,极大地降低了水声通信系统的可靠性和有效性。因此对水声信道进行研究和特性分析,对于设计水声通信系统而言意义重大。本文进行基于声场模型的海洋水声信道通信系统中的信道分析与仿真,采用Kraken简正波模型对海洋信道通信系统的传播损失特征进行分析。仿真结果表明,Kraken简正波模型应用于海洋信道通信系统传播损失特征分析的可行性和有效性。     

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。     

压缩感知对水声信号的提取

压缩感知可利用水声信道的稀疏特性提高识别多路径传播的估计性能,本文将压缩感知的方法应用于水声信号检测研究中。并采用BELLHOP水声信道仿真模型进行水声传播信道的构建,并应用不同方法展开仿真模拟实验并进行比较,从而估计海洋水声信道声传播多路径的时延位置和幅度信息,通过对相关数据进行处理,对该方法的性能进行评估。     

浅海高频水声信道统计特性分析与仿真

为研究浅海高频水声信道,基于虚源法和Xiao模型建立高频水声信道模型,对其统计特性进行分析并仿真,得到高频水声信号的传播损失以及接收波形。结果表明:本文建立的高频水声模型的统计特性与理想Rice衰落过程高度吻合,传播衰减规律与球面扩展传播衰减相一致,海面(海底)反射系数对本征声线幅度衰减有明显影响。由于信道的衰减、相移以及频散等作用,接收信号波形与发射信号相比发生明显变化。     

基于HP VEE的宽带无线信道仿真

建立良好而简洁的宽带信道模型,并对其多径传播特性进行仿真,是第三代无线传输技术研究开发所面临的一个重要任务。本文选择了二径瑞利衰落、COST 207和SIRCIM三类典型的多径传播模型,通过基于HP VEE的宽带无线信道仿真,获得了经多径信道后的输出信号特性与理论值相符的结果,为宽带信道系统设计提供了一条新路径。     

基于GPU的实时水声信道仿真实现

对于水下无人系统跟踪定位、水声通信等技术而言,水声信道估计的实时性至关重要。本文首先简要分析了水声在浅海中的传播特性及信道模型,包括声速建模、传播衰减建模及本征声线的搜索模型;其次为了满足水声信道估计实时性的要求,基于GPU利用OpenCL环境进行仿真实现。最后通过结果分析,说明了本文对于水声信道的建模合理正确,同时也满足了实时性这一要求。     

浅海水下声源辐射声场

目前,我国大部分声学测试试验在浅海海域进行,浅海声波导的多途效应、声速梯度的变化对声传播产生直接的影响。通过射线声学模型对不同频率的声源在浅海等声速梯度和温跃层声速梯度环境下辐射声场和声传播衰减特性进行仿真研究,给出声场分布图和传播损失变化曲线图,得到声场分布和传播损失随声源频率的变化规律。     

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。     

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。     

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。