一种基于时间反转镜和Wigner-Hough变换的线性调频信号检测方法

在分析时间反转自适应聚焦原理的基础上,提出一种基于时间反转镜(Time reversal mirror,TRM)和Wigner-Hough变换(WHT)的线性调频信号检测方法.在实验水槽内进行时频分析的仿真研究,将TRM被动接收的信号进行时间反转再发射到同一媒质中,在信号源处将接收到的信号进行WHT时频分析,同时比较WVD时频分布和、ⅣHT变换的LFM信号检测性能.研究结果表明,对于多分量LFM信号,WVD在每个散射信号的低频和高频段产生交叉干扰项,对LFM信号的检测产生影响;利用TRM可以对非平稳信号进行、WHT时频分析,同时采用TRM和WHT进行分析能够抑制多途效应,减少交叉项,提高双分量LFM信号的检测性能.     

基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法

水声通信系统中多径扩展对水声信号传输有不利影响,而传统自适应均衡器不能实时补偿信道时变多径效应,因此利用时间反转技术的空时聚焦性,将时间反转技术与T/2分数间隔判决反馈均衡器相联合,构建了基于时间反转的水声信道判决反馈算法。仿真实验说明该算法可抑制码间干扰,降低误码率,验证了新算法的正确性和有效性。     

TRM的原理及在被动水声通信中的应用研究

时间反转镜是一种新颖的自适应聚焦方法。在没有任何先验知识的情况下具有自适应匹配声信道的作用。本文论述了时间反镜的自适应聚焦原理,详细介绍了时反镜在被动水声通信中的实现步骤。     

采用时间反转的调频水声语音通信方法

调频语音通信技术具有抗干扰性能好、易于实现的特点,但在水声信道多径条件下调频体制传输的水声语音质量受到严重影响.针对此问题在调频语音通信体制下引入时间反转处理,通过抑制多径效应聚焦能量提高信号信噪比,改善调频水声语音通信性能,并采用客观语音质量评估(perceptual evaluation of speech quality,PESQ)方法对调频水声语音通信质量进行评估.海洋试验证明,时间反转处理可有效提高调频水声语音通信系统性能.     

混合采用被动时反及RAKE接收的扩频水声通信方案

在多径水声信道条件下,时间反转和RAKE接收机技术是直接序列扩频通信系统利用多径能量提高通信性能的2种常用方法,但在实际环境中信道多径结构、信噪比等因素影响着时间反转技术和RAKE接收机技术的性能.针对这个问题,分析了时间反转技术和RAKE接收机抑制多径干扰的不同机制,并提出一种通过混合使用被动时反与RAKE接收来结合两者优点的扩频水声通信新方案.该方案在不同信道结构及信噪比条件下可优化选择合适的多径抑制手段从而提高系统稳健性.湖试实验表明:在高信噪比下,时间反转可利用高质量的探针信息对多径进行聚焦,在低信噪比下则通过RAKE接收机重组多径能量,从而更好地抑制多径,克服码间干扰,提高通信系统的稳健性.     

基于时反处理法的水下目标探测研究

水声信道存在多径效应、多卜勒频偏及各种噪声干扰.时反法能利用声波的互易性原理及波动方程的时反不变性,将收稿日期的信号进行时间反转后再重新发射,使得声音信号能够在原声源位置实现聚焦,可以有效地消除水声信道的多途效应.综述三种基于时反处理的水下目标探测方法:反复迭代法、DORT法(时反算子分解法)及MUSIC法(多信号分类算法).通过反复迭代进行时反操作,可以明显提高聚焦信号能量;DORT法和MUSIC法是在迭代时反的基础上进一步分析时反算子而得出的主动时反定位算法.利用DORT法及MUSIC法,可以对水下目标实现主动探测,定位出目标的具体位置.     

基于时间反转的非均匀线列阵超指向性阵元分布模型

以目标信号为前提,建立了基于时间反转(TR)的非均匀线列阵(NLA)的设计模型;采用均匀浅海多径信道的经典射线理论,以直达路径信号分量的时延为参考因子,推导了NLA的TR聚焦性能及方向图的影响因子.仿真结果表明,基于TR的NLA设计通过TR自适应修正多径信道传输时延的特性,不但克服了多径信道对目标方位估计(DOA)的影响,且提高了低信噪比下的DOA准确性,其方向图特性F(θ)与信号频带、阵列排布di、多径数目M以及快拍数K有关.基于7阵元分布的NLA方向图仿真结果相比均匀阵列具有超指向性,且在信噪比-6和-13 dB下均准确估计出目标方位.
     

无源时间反转聚焦方法

为了提高时间反转聚焦方法在电子战中的适用性,提出一种基于电磁波波动方程的无源时间反转聚焦方法。该方法以平面电磁波波动方程的时间反转不变性为基础,利用时间反转阵列接收并记录一段时间的信源发射信号,然后对该信号进行时间反转处理,利用计算已知目标域内各观测点处的虚拟接收和信号及其能量代替时间反转后信号的物理传输过程,实现时间反转后信号在信源处的重聚焦,其中能量最大点所对应的观测点即为信源点。在理论上验证该方法的正确性,然后以均匀圆形时间反转阵列为例进行仿真实验。研究结果表明:该无源时间反转聚焦算法具有有效性和准确性,在低信噪比下具有良好聚焦性能。     

基于被动时间反转-卷积神经网络的 OFDM水声通信系统研究

水声（Underwater Acoustic，UWA）信道的多径效应和多普勒效应造成正交频分复 用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）水声通信系统接收端符号间干扰和载 波间干扰，降低系统性能 . 构造一种新型的被动时间反转-卷积神经网络（Passive Time Reversal-Convolutional Neural Network，PTR-CNN），并将其应用于 OFDM 水声通信系统接收 端 . PTR-CNN 网络的构造包括两部分，首先，基于被动时间反转理论削弱多径增强主路径信 息能量；其次，将上述输出结果转换成二维矩阵，再输入卷积神经网络中进行信号检测，同时 对抗多径和多普勒效应带来的干扰；最后，网络输出直接恢复比特流 . 仿真和试验结果表明， 与目前主流信道估计和信号检测算法相比，所提方法能够提升系统的可靠性，在不同水声信 道环境测试中均具有较好的鲁棒性.     

基于截获因子的直序扩频水声通信隐蔽性能分析

研究了对数正态衰落水声信道条件下直接序列扩频通信的隐蔽性能.首先建立水声隐蔽通信系统模型,提出了基于可检测距离的截获因子作为衡量水声通信系统隐蔽性的方法.理论研究了直接序列扩频信号经过对数正态衰落水声信道传输后,截获接收机能量检测工作特性以及通信接收机同步相关检测特性和扩频通信误码性能.仿真分析了不同的信道衰减参数及信号参数、调制方式等对水声通信系统隐蔽性能的影响.仿真结果表明:在对数正态衰落水声信道条件下,直序扩频通信具有低截获通信能力;在一定条件下,降低发射载波频率、增大信号时间带宽积、降低调制阶数和通信速率将有利于提升水声通信隐蔽性;浅海信道比深海信道更利于隐蔽通信,近程水声通信比中远程通信更容易实现隐蔽.     

多输入多输出浅海水声信道响应的盲估计

提出一种在频率域实现的MIMO（multi—inputs multi—outputs）盲解卷积算法，可以在较低信噪比下求解得到浅海水声信道冲激响应的逆滤波器响应，不受时间域的原始信道阶数很长且稀疏的影响，经过求逆后得到原始MIM0浅海水声信道的冲激响应．最后采用合理的声场仿真模型验证了算法的有效性．     

凸组合实时判决反馈稀疏水声信道盲均衡算法

针对高速水声通信信道稀疏特性,提出了一种凸组合实时判决反馈盲均衡算法。将盲均衡器分为保持均衡器支路和稀疏均衡器支路,以保持均衡器能量和权系数的瞬时梯度为判据,对稀疏均衡器支路对应抽头进行实时稀疏化处理。算法中避免设置稀疏化阈值,对不同稀疏水声信道和通信信号具有通用性,且对于时变稀疏水声信道可以利用保持均衡器支路恢复稀疏均衡器支路置零抽头系数,使算法对信道具有较强跟踪和冷启动能力。典型稀疏水声信道条件下的仿真结果证明,凸组合实时判决反馈稀疏水声信道盲均衡算法性能稳健,与全阶判决反馈盲均衡算法相比,计算简单,收敛速度快,稳态剩余误差小,有利于算法在水声通信系统中的推广应用。     

基于时间反演的多目标信号自适应配对方法

信号配对是多目标无源探测需要解决的首要问题,若目标辐射信号具有相同特征,采用传统的信号分类配对方法难以实现有效的配对,从而产生虚假目标。本文提出了一种基于时间反演的多目标信号自适应配对方法,通过收发信道的匹配滤波特性,在时域和空域上对干扰信号进行滤除,使目标信号在探测空间中自适应地形成时空聚焦区域,并在焦点处反演出目标辐射波形,自适应地实现了接收信号的配对。仿真结果验证了本方法的正确性和实用性。     

水下声信道波通信自适应传输技术

主要研究了水下声信道(UACh)可靠通信的数据传输技术.如果水声信道的参数是可估计的并且该估计值能即时反馈回发射机,则接收机就能够根据信道的变化调整传输方式.研究假定一个在慢变的UACh上的固定声源和接收装置,在此UACh上先传输大量的瞬时信噪比恒定信号,然后按瑞利衰落分布改变信噪比值.由信道容量的理论推导表明,可以通过优化数据传输速率来实现发射功率随信噪比改变,但受平均功率条件限制.仿真研究也表明,利用自适应技术,能够较好地适应UACh通信的信道变化,此外,低频情况下坡地坡度的改变对信道容量的影响是不容忽视的.     

时间反演操作的表示方法及其等效表达

目前的时间反演系统基本都是数字信号采集的,系统中的信号处理会直接影响到时间反演的时空聚焦效果.从3种信号处理角度详细解释了时间反演过程中每个环节同离散信号之间的关系,并根据研究的侧重点不同,给出了时间反演操作的等效表达.     

基于相空间重构和核主分量的水声信号增强

多径衰落是水声信道的主要特征,利用多径衰落信道具有的混沌行为,提出一种新的抗多径干扰的方法.建立基于混沌相空间的水声信道模型,利用核技巧φ(x)·φ(y)=k(x,y),通过核主分量分析提取相空间数据中累积贡献率达到90%的非线性核主分量,然后利用核主分量逆向投影回原相空间,通过去掉噪声干扰等次分量,提高水声衰落信号的信噪比.基于实测水声数据的仿真实验结果表明,该方法能将chirp水声信号信噪比提高7.76 dB,达到对多径衰落水声信号增强的目的.      

存在多流干扰的水声信道信号检测初探

为提高海洋水声通信系统的传输速率,采用并行多发射源技术是可行方案之一,其存在的困难是接收信号存在多流干扰,海洋水声信道又存在比较严重的多途径干扰,因此须对接收端信号检测器的抗多流及抗多径性能进行全面考察.初步研究了正交动态滤波器的抗多流和多径干扰的能力,在无多径干扰的情况下,理论分析和仿真结果均显示其在检测信号的同时可以完全抑制多流信号的干扰,在存在多途径干扰的情况下,仿真结果显示其信号检测能力及抗多流干扰能力虽有所下降,但是,在多途径效应不是特别严重的情况下,仍可正确地检测出所需信号.