水声扩谱通讯中的自适应多普勒补偿方法

本文介绍了一种水声扩谱通讯中，应用子波对多普勒效应进行补偿的方法。针对多普勒效应本身是否会随时间变化，分别应用直接估计、自适应估计的方法。其中自适应多普勒补偿方法同自适应信道均衡算法结合在一起，对多普勒漂移、信道参数进行联合估计。两种方法都应用了子波变换对多普勒展宽程度进行估计并用线性插值进行补偿。计算机仿真结果令人满意。     

一种针对小多普勒扩展水声信道的OFDM接收算法

在水声正交频分复用(OFDM)通信系统中,水声信道中的多径时延扩展会带来频域选择性衰落,多普勒效应会带来子载波间干扰(ICI)。传统接收算法需要开展复杂的二维(时延/多普勒)信道估计, 再进行复杂的信道均衡和符号检测。针对有限多普勒扩展的信道条件下多普勒矩阵元素变化缓慢、ICI 干扰范围有限的特点,借鉴多项式拟合思想,提出了一种创新的接收算法。该算法将多普勒矩阵元素近似为多项式函数,迭代进行多项式拟合和数据符号频域均衡。和传统方法相比,该算法无需进行信道多普勒估计,仅需信道的一维(时延)估计即可实现较好的性能。利用 Bellhop 产生的水声信道仿真结果验证了该算法的可行性。     

一种针对深海远程信道的M元扩频接收算法

深海远程水声信道具有多径时延长、信道非最小相位等特点,当扩频增益不足以抑制多径干扰时,信道均衡是必要的。将双向判决反馈均衡技术应用于M元扩频水声通信系统,减小判决反馈均衡错误传播概率,提高常规符号判决反馈均衡器输出信噪比。通过正交M元扩频解扩结果比较正向和反向信道特性,调整分集合并权重因子。和等增益合并正反向均衡输出结果的传统双向判决反馈均衡方法相比,该算法可进一步提高接收处理增益。通过仿真深海远程水声信道获得的试验结果证实了算法的有效性。     

时变水声信道中基于BEM的迭代信道估计技术

水声信道的多径时延扩展和时变特性对信道估计和均衡技术的研究带来了很大的挑战,同时也决定了水声信道是一种时频双扩展信道,提出一种水声OFDM通信系统中基于软信息的迭代信道估计技术,利用基于复指数基扩展模型(CE-BEM)进行信道估计。OFDM系统本身可以消除由于多径引起的符号间干扰(ISI)。基于导频的BEM信道估计,可以实现对时变信道的估计,结合基于软信息迭代的迭代均衡模块,将每次迭代生成的符号软判决信息作为辅助导频用于信道估计。同时,为了防止由于信道时变引起的信道子载波间干扰(ICI)对导频符号的影响,采用基于保护间隔的导频插入法插入导频。仿真结果显示基于BEM的软信息迭代信道估计性能较非迭代信道估计时明显提升。     

高速水声通信中的相位补偿研究

利用相位补偿来解决高速水声通信中的载波恢复问题,并分析了联合相位补偿和信道均衡时的系统性能。研究结果表明：使用相位补偿后,均衡器可以有效地抵抗频率偏移造成的信道相位旋转,跟踪频率偏移能力提高了一个数量级以上。     

OTFS水声通信技术研究现状与展望

正交时频空调制是近年来提出的一种用于高速移动无线通信场景的调制技术,通过将时变多径信道转换到时延–多普勒域,使得所有符号都经历几乎相同且变化缓慢的稀疏信道。与正交频分复用系统相比, 正交时频空技术具有较低的峰均功率比,且能够有效抵抗多普勒效应,在高时延、高多普勒的信道条件下具备性能优势。简要介绍了正交时频空技术的基本原理,以及目前无线电及水声通信领域正交时频空技术研究与应用现状,梳理了正交时频空技术在工程应用中亟待解决的关键问题,如波形设计、信道估计和均衡以及接收机结构设计等。最后对正交时频空技术在水声通信系统中面临的挑战和应用前景进行了分析和展望。     

地壳均衡与均衡重力异常

本文简要回顾了地壳均衡学说的产生和发展情况，以及均衡异常的计算及应用，并对应用局部补偿模式计算的南海均衡异常进行了分析，提出了它的地壳结构和均衡状态特征及存在的不足，阐述了在南海开展动态均衡研究的可能性和必要性。     

水温对XCTD剖面仪单模光纤传输信道影响的研究

提出采用单模光纤作为XCTD的传输信道,首先对使用漆包线作为传输信道所面临的难题进行了简要的分析;其次,分析了单模光纤技术优势;最后,针对XCTD工作环境中海水温度变化对光纤传输信道带来的影响进行了理论研究和实验验证,实验结果表明,单模光纤信道在海水介质及0~20℃海温变化下,以10 MB/S的传输速率传输数据时误码率为0,且损耗变化几乎可以忽略,大大提高了信号传输的速率和传输稳定性,实验结果说明采用单模光纤作为XCTD的传输信道具有一定的可行性。     

水声通信中的鲁棒图像编码研究

由于受各种因素的影响，水下声信道是一种传输差错率较高的信道。标准化的图像编码系统(例如JPEC；H．263，MPEG等)使用了相似的压缩技术，它们往往存在严重的错误扩散，甚至单个错误比特就可能破坏整幅图像，所以一般不适合作为水下声信道图像传输的编码方案。文章针对常用的图像编码的缺点，利用定长编码技术，提出了一种高鲁棒性的图像压缩方案。实验表明在压缩率1．25比特／象素时，压缩后的图像仍然保持了较好的质量，并且能够较好地抵抗信道误码，提高了水下声信道图像传输的质量。     

不同特性阻抗参数对深海走航投弃式剖面仪传输信道影响的分析

深海走航投弃式剖面仪由于信道的时变特性,严重影响信号传输的准确性,成为深海走航投弃式剖面仪进一步发展的难题。针对该类信道进行了深入分析,首先提出了信道模型的建立方法,建立了准确的信道模型传递函数,并在此基础上,讨论了在3 000 m长传输线下,不同特性阻抗参数对信号传输性能的影响。通过分析可知:(1)在负载端使用大电阻可以极大地降低水上线轴电感量变化对信号的影响,最佳电阻取值为10 MΩ;(2)通过提高水下线轴电感量的方法可以提高信道相位延时的稳定性,从而提高DPSK信号解调的准确性;(3)为了让负载端获得稳定的幅值增益,要减小分布电容的数值,在信道中加入容性元件会降低信号幅值的稳定性,降低信号的传输质量。通过本文的分析,可以进一步明确对该特殊信道阻抗匹配方法,优化信道硬件电路模型,加快走航投弃式剖面仪向深海进军的步伐。     

Simulations of an adaptive equalizer applied to high-speed oceanacoustic data transmission'

Computer simulations are carried out to study the feasibility of an adaptive equalizer applied to an hydroacoustic data-transmission channel. The channel is examined with a comprehensive acoustical model to acquire worst-case examples of the ocean acoustic transmission channel. The equalizer performance is investigated by simulations with a computer-generated channel response. Equalizer behavior in a mobile time-variant environment is also studied by use of a simplified, time-discrete multipath channel model. A stochastic gradient lattice equalizer is simulated for a channel which varies due to movement of the transmitter platform. The equalizer was able to track a velocity of up to 0.4 m/s for a favorable transmission geometry, using a transmitter beamwidth of 10°. The results demonstrate the feasibility of coherent modulation schemes for medium-distance ocean acoustic telemetry. It was found that small beamwidths are imperative in maintaining signal coherence and in facilitating adaptive equalization. In particular, narrow-beam transducers will reduce equalizer complexity as well as the frequency spread     

利用双正交小波变换去除图象噪声

对噪声污染的图象进行复原处理时 ,传统的去噪声方法会造成图象模糊。本文用双正交小波变换去除图象噪声 ,从结果看利用双正交小波变换进行多分辨率低通滤波在去除噪声的同时造成的模糊比传统低通滤波器少     

MFSK水声通信接收系统中的幅度均衡设计

为了抗幅度随频率的衰减，提出了一种基于多频移频健控（MFSK）调制方式的水声通信接收系统中的幅度均衡技术，介绍了构成幅度均衡电路的基本原理以及在厦门港浅海域中的实验结果，实验结果表明，该技术能有效克服上系统中的信号民幅度随率的衰减问题。使接收到的图像清晰易读。     

Equalizer for video rate transmission in multipath underwatercommunications

This paper concerns the equalization problem of an underwater high rate transmission system. Because the channel delay spread of an horizontal link is large compared with the data duration, we have developed an adaptive equalizer in order to minimize the calculus burden of the moving receiver. The performance of this equalizer on synthetic and real channels is discussed     

北极冰下水声通信中改进的最小均方/四次方直接自适应均衡器

本文提出了一种适用于北极冰下水声通信的最小均方/四次方直接自适应均衡器（LMS/F-DAE）。它能处理基带复信号,与LMS相比,具有更好的均衡效果。考虑到均衡器的稀疏特性,在其代价函数中加入自适应范数（AN）作为约束。它能根据均衡器系数的大小自适应变化：对于小系数,此约束项存在以加快收敛速度;对于大系数,此约束项不存在以减小均衡误差。利用第九次中国北极科学考察得到的实验数据验证AN-LMS/F-DAE的性能。结果表明,与传统的LMS/F-DAE相比,AN-LMS/F-DAE能提升均衡器的稀疏性且均衡性能更优。     

Blind equalization based on RLS algorithm using adaptive forgetting factor for underwater acoustic channel

Blind equalization based on adaptive forgetting factor, recursive least squares （RLS） with constant modulus algorithm （CMA）, is investigated. The cost function of CMA is simplified to meet the second norm form to ensure the stability of RLS-CMA, and thus an improved RLS-CMA （RLS-SCMA） is established. To further improve its performance, a new adaptive forgetting factor RLS-SCMA （ARLS-SCMA） is proposed. In ARLS-SCMA, the forgetting factor varies with the output error of the blind equalizer during the iterative process, which leads to a faster convergence rate and a smaller steady-state error. The simulation results prove the effectiveness under the condition of the underwater acoustic channel.     

Adaptive equalization techniques for acoustic telemetry channels

A tutorial review of adaptive equalization techniques for combating intersymbol interference in high-speed digital communications over time-dispersive channels is given. Various equalizer structures and the associated adaptive algorithms, including both fractionally spaced and symbol-spaced equalizers, are presented. Also considered is the application of adaptive equalization techniques to underwater acoustic telemetry channels     

Phase-coherent digital communications for underwater acousticchannels

High-speed phase coherent communications in the ocean channel are made difficult by the combined effects of large Doppler fluctuations and extended, time-varying multipath. In order to account for these effects, we consider a receiver which performs optimal phase synchronization and channel equalization jointly. Since the intersymbol interference in some underwater acoustic channels spans several tens of symbol intervals, making the optimal maximum-likelihood receiver unacceptably complex, we use a suboptimal, but low complexity, decision feedback equalizer. The mean squared error multiparameter optimization results in an adaptive algorithm which is a combination of recursive least squares and second-order digital phase and delay-locked loops. The use of a fractionally spaced equalizer eliminates the need for explicit symbol delay tracking. The proposed algorithm is applied to experimental data from three types of underwater acoustic channels: long-range deep water, long-range shallow water, and short-range shallow water channels. The modulation techniques used are 4- and 8-PSK. The results indicate the feasibility of achieving power-efficient communications in these channels and demonstrate the ability to coherently combine multiple arrivals, thus exploiting the diversity inherent in multipath propagation