频分多路复用在水声遥测中的应用

本文以已经研制成的、采用频分多路复用技术的水层深度遥测仪为例,阐述频分复用较之时分复用更适合用于传输多路信息的水声遥测系统;文中讨论了系统主要参数的设计并给出具体的数据.     

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。     

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。     

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。     

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。     

一种基于正交频分复用的高速水声通信技术的研究

OFDM(正交频分复用)是一种适合于在多径衰落和受限带宽信道中进行高速传输的技术。论文把OFDM技术应用于高速水声通信中,设计了一套基于OFDM的高速水声通信系统,阐述了OFDM水声通信系统中同步和信道估计的方法。海上试验证明了系统的有效性。     

水声时变信道下OFDM系统运动多普勒补偿

通信节点之间相对移动产生的多普勒频率变化将会造成正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统子载波干扰,影响OFDM通信系统性能.针对由收发端相对运动引起的子信道干扰,提出了PEMD-WFFT(Pilot Empirical Mode Decompo...     

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。     

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。     

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。     

基于软件无线电的802.11 a OFDM系统实现

介绍4G移动通信系统的关键技术OFDM（正交频分多路复用）和软件无线电的基本概念,给出了OFDM系统模型,参照802．11a物理层的规范给出了OFDM符号帧结构。基于软件无线电的思想构建了OFDM传输系统。并用SystemView对OFDM传输系统的性能进行了仿真。     

一个水声扩频通信系统设计与实现

严重的多途衰落、多普勒频偏是水声通信中引起误码的主要原因。低功耗、远距离、高隐蔽性、低信噪比检测、高可靠性的数据传输是水声通信的一个发展方向。设计并实现了一个水声扩频通信系统,有效地解决了以上问题,并采用快速相关算法,代替传统的矢量与矩阵相乘运算,极大地减少了程序的运行量,从而实时地处理接收信号。通过湖试和海试,验证了此通信系统的优良性能。     

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。     

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.     

时变多径水声信道的仿真研究

本文针对浅海水声信道的时变特性,基于射线理论引入海洋参数——强度起伏参数Φ、不均匀度参数A,建立有效的时变多径信道模型,并采用Matlab工具进行仿真．仿真结果表明,该模型相比于确定性模型更容易理解、更真实．文中给出的模型和结论能够为实际通信系统中发射接收机深度等的选择和设计提供一定的参考和依据,有助于对水声信道的了解．     

用于水下通信的电磁耦合系统的优化设计

提出了一种评定电磁耦合通信效果的方法,并给出了一种最优的电磁耦合系统的设计方法。讨论了影响电磁耦合系统通信距离的因素,提出了用通信系数,即互感和载波频率来评定电磁耦合的通信效果,并据此提出了电磁耦合圆线圈的优化设计方法。实验测试证明了通信效果评定方法和优化设计方法的正确性。通过该方法可以针对需要的通信距离设计出最小尺寸...     

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.     

Low complexity adaptive equalizers for underwater acoustic communications

Interference signals due to scattering from surface and reflecting from bottom is one of the most important problems of reliable communications in shallow water channels. To solve this problem, one of the best suggested ways is to use adaptive equalizers. Convergence rate and misadjustment error in adaptive algorithms play important roles in adaptive equalizer performance. In this paper, affine projection algorithm （APA）, selective regressor APA（SR-APA）, family of selective partial update （SPU） algorithms, family of set-membership （SM） algorithms and selective partial update selective regressor APA （SPU-SR-APA） are compared with conventional algorithms such as the least mean square （LMS） in underwater acoustic communications. We apply experimental data from the Strait of Hormuz for demonstrating the efficiency of the proposed methods over shallow water channel. We observe that the values of the steady-state mean square error （MSE） of SR-APA, SPU-APA0 SPU-normalized least mean square （SPU-NLMS）, SPU-SR-APA0 SM-APA and SM-NLMS algorithms decrease in comparison with the LMS algorithm. Also these algorithms have better convergence rates than LMS type algorithm.     

Pseudo long base line navigation algorithm for underwater vehicles with inertial sensors and two acoustic range measurements

This paper presents an integrated navigational algorithm for unmanned underwater vehicles (UUV) using two acoustic range transducers and strap-down inertial measurement unit (SD-IMU). A range measurement model is derived for a UUV having one acoustic transducer and cruising around two reference transponders at sea floor or surface. The proposed algorithm, called pseudo long base line (PLBL), estimates the position of the vehicle integrating the SD-IMU signals corrected with the two range measurements. Extended Kalman filter was applied to propagate error covariance, to update measurement errors and to correct state equation whenever the external measurements are available. Simulations were conducted to illustrate the effectiveness of the PLBL using the 6-d.o.f. nonlinear numerical model of a UUV at current flow, excluding bottom-fixed DVL. This paper also shows the error convergence of the vehicle's initial position by the additional range measurements without velocity information.