双曲调频信号的啁啾率键控水声通信

为了解决双曲调频二进制正交键控调制体系速率过低的问题,在传统二进制双曲调频率键控的基础上,提出了基于频带划分的制式级联啁啾率键控调制方法。这种调制方法用多进制频率键控来选通频段,在每个子频段内采用啁啾率键控解调模块,在解调端用快速傅里叶变换(FFT)和匹配滤波器代替分数阶傅里叶变换实现解调,从而大大减少了系统计算量。通过仿真及水池实验,验证了所提出的通信方法在水声通信中的抗噪性能与抗多径性能。实验结果表明,误码率控制在10-3数量级以下,具有一定的实用性。     

水声扩频通信系统的传输误码率研究

扩频通信技术具有较好的抗干扰和抗多径的能力,而水声通信信道具有噪声干扰大、多径效应强的特点,因此扩频通信技术在水声通信中占有非常重要的地位。本文首先分析水声扩频通信系统中不同类型噪声对系统的影响,以及特定类型噪声影响下,采用不同扩频码速率对系统性能的影响;然后用MATLAB仿真工具,对上述分析结果进行仿真验证。最后得出的结论为:在各类水声信道下,用扩频通信系统传输信号,采用不同的扩频码速率将会对通信性能产生不同的影响。     

基于字典设计的正交线性调频信号复用水声通信系统

基于离散菲涅耳变换的正交线性调频信号复用技术(OCDM)具有一定的抗多径能力,近年来成为极具潜力的水声多载波通信方法.然而,由于水声信道严重的多径扩展和多普勒扩展,降低了OCDM水声通信系统可靠性,限制了OCDM应用于水声通信系统的可行性.为了增强OCDM水声通信系统的抗多径和抗多普勒能力,可以通过改变载波的时频特性以...     

直扩技术在水声通信中的可行性研究

针对水声信道多途效应和强噪声环境的特性,利用扩频系统本身良好的抗多径和抗干扰能力,本文通过MATLAB平台编写水声直接序列扩频通信系统并进行相关仿真,获得其在多径干扰和低信噪比这两个因素影响下的传输误码率,从而分析直扩技术具有抗多径和抗干扰能力。最后通过水声通信设备出海实验,采集数据图像,分析直扩技术在水声通信中的可行性。     

矢量多载波多元差分混沌移位键控在水声信道下的性能研究

水声信道具有严重的时频双选择衰落特性,使得设计性能稳健的水声通信系统极为困难。为了克服水声信道时频双选择衰落带来的信道难以跟踪的挑战,提出一种采用非相干检测的多载波混沌通信系统,该系统基于差分混沌移位键控,将参考信号以及经扩频调制的信息承载信号当作矢量组,对这些矢量组进行离散傅里叶逆变换(inverse discrete Flourier transform, IDFT)完成多载波调制,经串-并转换后输出。在时频双选择性衰落信道下的仿真表明该系统具有良好的抗多普勒频移的特性,此外,在仿真水声信道和实测水声信道下的实验结果表明,该系统在水声信道下能够获得稳健的性能,相对于已有的多载波多元差分混沌调制方案,具有更好的抗时频双选择衰落的性能。     

混沌子载波调制的正交频分复用安全通信系统

混沌序列用于安全通信具有潜在的优势,但目前已提出的混沌通信系统在实际信道环境(噪声,多径)下性能较差。本文提出一种基于符号动力学及混沌映射反向迭代的混沌调制技术,产生的混沌调制信号代替传统的或调制信号作为子载波调制信号进行正交频分复用(),接收端采用改进的维特比算法进行混沌序列估计及信息的解调。仿真结果验证该系统具备良好的安全性能与抗多径性能。     

基于分数阶Fourier变换的多载波Chirp中远程水声通信技术

线性调频(Chirp)信号由于其独特的脉冲压缩特性,作为一个宽带信号在水声通信中拥有窄带信号所不能替代的优势,具体表现为时宽带宽积增益所带来的抗多普勒扩展性能,以及时频域的能量聚集性能,有利于抵抗频率选择性衰落.利用Chirp信号在其分数阶Fourier变换(fractional fourier transform,FrFT)的最佳分数阶变换域的冲激特性,使用二进制正交键控的调制方式,提出了一个用FrFT作为解调方法的多载波Chirp水声通信方案.该系统的特点是充分利用Chirp信号的性质,省去均衡环节,大大简化通信系统接收端结构,同时保证足够的强壮性.通过在计算机仿真、实验室水池实验以及海洋实验验证了该方案的性能.在通信距离为10km,平均水深为18m的浅海水声环境中,系统的通信速率为553bit/s时,系统的误码率达到了10-4量级.     

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.     

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.     

低压电力线高速通信技术的研究

扩频通信和OFDM(正交频分复用 )调制技术均具有一定的抗干扰和抗多径效应能力 ,是电力线通信中比较理想的调制方式。文中分析了低压电力线信道特性 ,并介绍了两种调制技术的基本原理 ,分析了其在电力线通信中应用的优越性     

基于被动时反镜技术的FRFT_CSS水声通信系统实验研究

基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)的线性调频扩频技术(chirp spread spectrum,CSS)因其具有良好的抗干扰和抗噪声能力而被用于水声通信.在构建的FRFT_CSS系统中,采用被动时间反转镜技术(passivetime reserve mirror,PTRM),以抵抗水声信道严重的多径效应.在保证系统可靠性的同时,提高了码元速率.水池实验表明:基于PTRM的FRFT_CSS系统的性能得到显著提升.     

新型正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

针对多载波差分混沌键控(MC-DCSK)传输速率低和误码性能差的问题,提出了一种新型正交多载波降噪差分混沌键控(NQMC-NRDCSK)系统.系统发送端利用开关使奇数帧和偶数帧共享一个参考信号,并用不同频率及相位正交的载波来携带参考信号和经沃尔什码调制后的用户信息,在接收端引入滑动平均滤波器来降低信道噪声对系统的干扰,...     

一种浅海信道扩频水声调制解调系统及其DSP实现

直接序列扩频技术是一种能有效抗多径和抗干扰的信息传输技术,针对浅海信道强多径干扰和低信噪比的特性,研究了一种二进制差分相位键控-直接序列扩频(DS-DBPSK)水声调制解调技术方案,并设计了以高速DSP芯片TMS320C6713为核心的调制解调实现系统.为了合理利用DSP的CPU资源及保证调制解调方案的实时实现,系统采用DSP/BIOS实时操作系统提供的中断管理和多线程机制,在提高程序执行效率的同时降低了对存储器和CPU的负荷和需求.初步的湖试和海试结果表明了该系统的有效性.     

水声OFDM系统多普勒频移和信道的联合估计

水声通信是近年来研究的热点,但由于水声信道本身的问题,如多径延迟、多普勒频移、信号衰减、窄带宽、时变等特点,使得水声通信传输数据速率低,传输误码率(BER)高.正交频分复用(OFDM)在水声通信中具有很大优势,但它对载波频率偏移(CFO)敏感.基于循环前缀正交频分复用(CP-OFDM)的水声通信系统,对多普勒引起的CFO进行补偿,同时利用延迟-多普勒域中的稀疏性对水声双选信道进行压缩感知信道估计.通过计算机仿真和水池实验,验证了这种双选信道估计的有效性和可靠性.     

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.      

无信号间干扰的多载波降噪差分混沌移位键控方案

针对传统多载波混沌键控系统中传输速率低、误码性能差的问题,提出一种无信号间干扰的多载波降噪差分混沌移位键控(NISI-MC-NRDCSK)方案。通过设计的正交混沌信号发生器得到两路时域正交的混沌载波信号,从而实现无信号间干扰的目的;同时,引入多个预定义的子载波和正交调制技术进一步提高系统的传输速率;接收端利用滑动平均滤波器对接收信号进行平均降噪,可改善系统的误码性能。推导了AWGN信道和多径瑞利衰落信道下的理论BER公式并进行了蒙特卡洛仿真实验,研究结果显示：仿真结果与理论分析基本一致,且系统有较强的抗噪声性能和抗多径干扰能力;相比于传统多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统,相同载波数下文中所提NISI-MC-NRDCSK系统的传输速率提高了4倍,相同误码性能下的信噪比可提升近3 dB。     

改进的混沌调制技术的抗多径干扰性能分析

随着混沌理论和通信技术的发展,混沌通信的调制方式及抗干扰性能越来越受到人们的关注。本文提出了一种改进的混沌调制方案——调幅调频正交混沌键控技术（AF—QCSK）,并对通过计算机仿真,详细分析了这种改进的调制技术的抗多径干扰性能。     

正交多用户降噪差分混沌键控通信系统

针对差分混沌移位键控(DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,提出一种正交多用户降噪差分混沌键控(OMU-NRDCSK)通信系统。在发送端的参考时隙之后增加了连续的N个信息时隙,并引入希尔伯特变换使得单个信息时隙内可传输2bit用户信息,利用希尔伯特变换优良的正交特性可消除用户间干扰,从而提升系统的传输速率和误码性能。在接收端,引入滑动平均滤波器对接收信号进行平均操作,降低了噪声方差,从而提升了系统误码性能。推导了OMUNRDCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真实验。仿真结果表明:在相同条件下,与多用户正交差分混沌键控系统相比,OMUNRDCSK系统的传输速率提升了约50%,误码性能提升了将近3dB。     

STLFM在水声通信系统同步测算中的应用

通过对对称三角线性调频(STLFM)信号在分数阶傅里叶域能量汇聚性的分析,提出了采用STLFM信号作为同步码,基于分数阶Fourier变换(FRFT)的正交多载波水声通信系统的联合同步算法,并以同步误码率(BER)作为评价指标,在有噪声、多径传输和多普勒效应三种环境组合下与传统OFDM系统采用线性调频(LFM)信号作为同步码进行仿真分析比较.仿真结果表明,在复杂的水声环境中,该算法在低信噪比时可以获得更精确的同步性能和更低的误码率.     

一种新型混沌键控调制方案——CD-FM-CDSK

针对现有的相关延迟键控(CDSK)混沌键控通信系统存在的比特能量不恒定、信息传输率低和保密性不强问题,提出了一种新型的混沌键控调制方案——CD-FM-CDSK(相关延迟-调频相关延迟键控)。该方案在原有CDSK系统基础上加入了混沌信号FM调制、数字序列串并转换技术。经仿真对比分析,该系统具有更加良好的性能,它兼有CDSK保密性强和FMCDSK误码率低且传输速率高的优点,为混沌保密通信应用于高速信息传输通信提供了光明前景。