水下数据传输Turbo码译码系统的实现

为了在恶劣的水声信道中确保数据的可靠传输,采用性能优异的Turbo码,以6711DSP为核心处理单元构建译码系统。系统采用戈泽尔算法进行跳频的软解调,迭代的软输出维特比译码算法(SOVA)进行译码。系统经过实验室水池的试验,证实能保证译码的实时性及其在恶劣信道中数据传输的正确性,具有相当优异的性能。     

自主回收UUV水声定位与遥测遥控导引技术研究

针对 UUV 任务结束或能源不足时自主回收的需求,深入研究了 UUV 中远程水声定位与遥测遥控导引技术,完成了水声定位与遥测遥控导引系统方案设计,重点研究了 MFSK、OFDM、扩频等水声遥测遥控调制方式。 通过分析和对比,设计了一种正交混合扩频调制方式,并采用相干二维搜索技术,提高扩频技术多普勒补偿能力。 开展了湖上静态与动态跑船试验,试验数据结果表明:水声水平定位精度优于 0. 5%,水声遥测遥控系统解算误码率达到了 10^-3 数量级,可有效引导 UUV 回收作业。     

水声调制解调器数据传输技术的研究与实现

该文研究了π/4-DQPSK调制解调的原理及其在水声modem数据传输技术的应用。通过采用TI公司的TMS320VC5416芯片,在DSP硬件开发系统环境下仿真实现了水声MODEM的数据传输。解决了π/4-DQPSK调制解调等DSP算法的几个关键问题,并在此基础上对整个通信系统进行了调试。调试结果证明了基于π/4-DQPSK调制算法应用于水声modem数据传输技术中可获得较好的效果,可以作为实际系统数据传输的一种可靠的调制方式。     

基于Visual C和PC的软件水声调制解调系统

介绍了一种DS/DBPSK调制解调技术方案,该方案采用了具有较强抗干扰、抗衰落和抗多径性能的扩频技术,并结合与信道适应性较好、不需载波恢复的差分相位调制技术,对浅海水声信道造成的干扰进行抑制.在此方法上,基于Visual C(VC)及PC平台设计了一个通用性好的软件水声调制解调系统,利用双缓冲邋和多线程技术机制实现算法实时处理,同时可通过串口通信提供上层应用接口.实验系统验证了扩频和差分调制技术在浅海水声通信中的性能,为水声组网提供了底层支持.海试实验结果表明了系统的有效性.     

水声通信中基于小波变换的图像编码研究

提出了一种高误比特率传输条件下的图像编码方法，它适用于水声信道的图像传输。针对水下图像的特点，选取合适的小波基和变换参数对图像进行离散小波变换；依据小波系数的能量分布特性，对不同的子带采用不同的量化和定长编码，编码率为0．8比特／像素。水声通信试验表明，在传输误比特率达到10^-2时，仍能得到可接受的图像质量。     

基于深度残差网络的水下通信调制信号分类

在无线通信中,调制分类是非协作通信的重要组成部分,很难使用常规方法同时兼顾识别准确率和低复杂度对各种调制方案进行高效分类。深度学习方法用来处理这个问题,可以取得良好的效果。在水声通信的环境下,由于通信环境的特殊性,导致信号的调制分类比陆地通信更加困难。创新采用了深度学习网络的改造残差结构形式来区分多种水声通信中的各种常用调制方法,通过合理地选用深度残差网络的超参数,有效克服了模型过拟合问题,取得了良好识别效果。     

水声语音通信研究进展

简要介绍了水声语音通信的国内外研究现状、特点和应用领域,并阐述了目前国内外通用的单边带调制语音通信基本原理,以及几种典型单边带调制方式的实现方法及优缺点,最后阐述了水声语音通信的发展趋势。     

基于网格编码调制(TCM)技术的水声通信系统及DSP实现

阐述了网格编码调制(TCM)的原理及其在水声通信中的应用。采用TI公司的高性能DSP芯片TMS320C542实现了一个可以进行字符传输的水下无线通信系统。试验结果表明，网格编码调制技术能够使水下无线通信系统的性能得到明显改善。     

多特征联合水声通信信号调制识别方法

为解决水声信道下通信信号识别困难的问题,对水声 CW、LFM、2FSK、4FSK、BPSK、QPSK、DSSS-BPSK 和 OFDM 信号的调制识别技术进行了研究,旨在提出一种适用于这 8 种信号的调制识别方法。通过对信号的时频特征、二次方谱特征及自相关特征进行分析,并利用基于迁移学习的 ResNet 网络和线性支持向量机进行分类,最终得到了一种多特征联合水声通信信号调制识别方法。仿真表明:在千岛湖多径信道下,信噪比大于 9 dB 时,所研究 8 种信号的识别率均在 99%以上 ;最后,通过海试进一步验证了该方法的可行性,海试数据识别率均在 93%以上。仿真及海试验证的结果表明,所提的方法是适用于水声信道的     

水声信道高速率数据传输技术

本文介绍近年来水声信道高速率数所传输技术的一些研究进展，并结合本所研究的水声数据遥测，数字语音通讯和视频图像传输实验样机，讨论了具有抗多途干扰的声传输系统在调制信号设计及信号处理上所采用的关键技术。     

高速水声通信中正交频分复用技术试验研究

设计了基于正交频分复用的高速水声通信系统,并进行了湖上和海上试验研究。湖试中,在6 000 m距离下,传输速率达到7.6 kbps,误码率低于10-4;海试中,在12 km距离下,传输速率达到8.3 kbps,误码率低于10-3。试验结果表明,正交频分复用技术可以较好地克服码间干扰,有效地利用水声信道带宽,达到高速水声通信的目的。     

A Variable-Rate Spread-Spectrum System for Underwater Acoustic Communications

A key research area in underwater acoustic (UWA) communication is the development of advanced modulation and detection schemes for improved performance and range-rate product. In this communication, we propose a variable-rate underwater data transmission system based on direct sequence spread spectrum (DSSS) and complementary code keying (CCK), particularly for shallow-water acoustic channels with severe multipath propagation. We provide a suboptimum receiver that consists of a bidirectional decision feedback equalizer (BiDFE) to cancel both postcursor and precursor intersymbol interference (ISI). We also develop iterative signal processing and time-reversal (TR) diversity processing to mitigate the effect of error propagation in BiDFE. We present performance analysis on bit error rate (BER) for different data rates. Our works show that this new variable-data-rate DSSS-CCK is a suitable candidate for UWA communications over varying channel conditions and distance.      

水声信道中一种抗多途跳频通信的研究

水声通道系统是当代海洋开发和海洋环境立体监测中的重要技术组成部分，广泛应用于海洋监测、海洋资源勘探和开发等方面。然而，水声信道的随机起伏、时－空－频变的多途特征使水声通信技术成为当代最为复杂的通信技术之一。本文介绍近年来在高速水声通信方面的一些研究进展，讨论了一种利用高速数字信号处理器（DSP）实现水声信道跳频通信的方案，并探讨了该方案在调制信号设计及信号处理实现上所采用的关键技术。     

水声数字通信系统的仿真

本文介绍了利用计算机仿真水声数字通信系统。介绍了数字通信系统的组成部分之后，重点介绍水声信道的仿真以及调制方法的选取，通过计算机的仿真提高了水声通信系统设计的有效性，对实际出海实验很有帮助。     

Recent advances in high-speed underwater acoustic communications

In recent years, underwater acoustic (UWA) communications have received much attention as their applications have begun to shift from military toward commercial. Digital communications through UWA channels differ substantially from those in other media, such as radio channels, due to severe signal degradations caused by multipath propagation and high temporal and spatial variability of the channel conditions. The design of underwater acoustic communication systems has until recently relied on the use of noncoherent modulation techniques. However, to achieve high data rates on the severely band-limited UWA channels, bandwidth-efficient modulation techniques must be considered, together with array processing for exploitation of spatial multipath diversity. The new generation of underwater communication systems, employing phase-coherent modulation techniques, has a potential of achieving at least an order of magnitude increase in data throughput. The emerging communication scenario in which the modern underwater acoustic systems mill operate is that of an underwater network consisting of stationary and mobile nodes. Current research focuses on the development of efficient signal processing algorithms, multiuser communications in the presence of interference, and design of efficient modulation and coding schemes. This paper presents a review of recent results and research problems in high-speed underwater acoustic communications, focusing on the bandwidth-efficient phase-coherent methods. Experimental results are included to illustrate the state-of-the-art coherent detection of digital signals transmitted at 30 and 40 kb/s through a rapidly varying one-mile shallow water channel     

水声通信半物理仿真平台设计与应用

信道自身的复杂性和现场级试验的高投入、高风险限制了水声通信技术的发展。针对高效率水声通信技术研究的需求,提出1种水声通信半物理仿真平台水声通信半物理仿真平台(A Hardware-in-Loop Simulation Platform for Underwater Acoustic Communication)。水声通信半物理仿真平台以可配置水声Modem为核心,包括现场测试采集系统、算法仿真评估系统、算法实现装载系统、水声波形存储播放系统。基于建立的水声通信半物理仿真平台,进行水声直接序列扩频通信系统的半物理仿真研究,结果表明水声通信半物理仿真平台可有效提高水声通信技术的研究效率。     

CSI feedback-based CS for underwater acoustic adaptive modulation OFDM system with channel prediction

In this paper, we investigate the performance of adaptive modulation （AM） orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） system in underwater acoustic （UWA） communications. The aim is to solve the problem of large feedback overhead for channel state information （CSI） in every subcarrier. A novel CSI feedback scheme is proposed based on the theory of compressed sensing （CS）. We propose a feedback from the receiver that only feedback the sparse channel parameters. Additionally, prediction of the channel state is proposed every several symbols to realize the AM in practice. We describe a linear channel prediction algorithm which is used in adaptive transmission. This system has been tested in the real underwater acoustic channel. The linear channel prediction makes the AM transmission techniques more feasible for acoustic channel communications. The simulation and experiment show that significant improvements can be obtained both in bit error rate （BER） and throughput in the AM scheme compared with the fixed Quadrature Phase Shift Keying （QPSK） modulation scheme. Moreover, the performance with standard CS outperforms the Discrete Cosine Transform （DCT） method.     

多模式自适应水下无线通信网络框架研究

对当前典型的水下无线通信网进行分析,针对水声、光、射频3种通信模式在水下无线通信中的优缺点,提出基于软件无线电技术的多模式自适应水下无线通信网络的概念及其框架结构,并对其中的自适应调制解调方式展开研究.结合MAC层协议,提出一种跨层的自适应调制解调解决方案,即通过收发双方的握手信息携带当前信道状态,由发射方根据握手信息,判断双方通信距离,预计信道未来状态,结合需要传输的数据量,自适应选择合适的通信模式和调制方式,并利用握手信号通知接收方,从而实现在通信网络范围内数据或指令的快速可靠传输.