水声通信性能仿真中宽带波束形成软件的应用

将波束形成技术用于远程水声通信系统,可以提高接收信噪比。为了具体分析波束形成技术在水声通信中的应用,给出了用于任意阵形的宽带恒定束宽波束形成软件—SWARRAY。基于改进的自适应波束综合方法及时域宽带波束形成技术,软件可以合成各种运动状态下基阵的输出信号,为评估现实信道条件下波束形成技术在水声通信系统中的应用性能提供基础。结合直接序列扩频方案,验证了设计软件在水声通信仿真中的有效性。     

适合于稀疏水声信道的低复杂度联合迭代均衡译码

浅海远程水声通信面临严重多径扩展、衰落以及低信噪比的挑战,为克服传统内嵌二阶锁相环的判决反馈均衡器结构在中低信噪比条件下性能较差的缺点,提高水声通信系统的可靠性,该文提出一种适合于稀疏水声信道的低复杂度联合迭代均衡译码方法. 该方法以内嵌的二阶数字锁相环补偿Doppler造成的相位偏移,利用水声信道的稀疏特性进行均衡器系数更新,补偿多途效应产生的码间串扰,通过均衡器和译码器之间多次联合迭代交换软信息提高系统的BER性能. 基于实测湖试信道条件进行了仿真,结果表明LC-JIED方法对于浅海远程稀疏水声信道十分有效,通过编码器与均衡器之间多次迭代交换软信息可大幅提高系统性能,适合于中低信噪比应用场合,具有广泛的应用前景.     

单载波频域均衡高速水声通信仿真研究

基于判决反馈均衡器和二阶数字锁相环联合的水声通信接收机结构复杂，运算量大，对均衡器阶教及步长的选择敏感；基于正交频分复周的高速水声通信信号峰平功率比高，对频率偏移和多普勒非常敏感。针对这些问题，提出了单载波频域均衡高速水声通信方法．该方法计算量低，无峰平功率比问题，对频率偏移不敏感。仿真结果表明：单载波频域均衡方法具有抗固定相位偏移的能力，对高速水声通信具有很强的应用价值。     

基于被动时间反转的差分循环移位扩频水声通信

针对在时变的水声信道中系统的精确同步十分困难,而传统循环移位扩频系统在没有精确同步的条件下,很难准确判决的问题,提出一种差分循环移位扩频水声通信方法.该方法采用差分方式调制,能够在系统粗同步的条件下准确解调信息;在接收端采用被动时间反转方法解调,抑制多径效应产生的影响,并降低系统的复杂度.湖上试验结果表明:所提方法在1.8km的通信距离下实现无误传输;对试验数据附加噪声和同步误差处理后,在信噪比为-8dB、同步误差为5/4移位单元情况下的误码率达到10-5.     

基于软信道估计的JIED水声通信方法

为提高水声通信系统的数据传输速率和可靠性,提出一种新的基于软信道估计的联合迭代均衡译码(joint iterative equalization and decoding, JIED)水声通信方法。该方法利用软输入软输出(soft in soft out, SISO)译码器反馈的外似然比计算符号软估计信息,并应用于稀疏自适应信道估计器的抽头系数更新过程。经过译码器和均衡器之间多次迭代交换软信息联合处理接收信号,信道估计精度与均衡效果显著提高。水声通信实验结果表明在通信距离1.8 km、2 kHz有效带宽内,新方法在第2次迭代后即可实现2 kb/s的无误码传输,可以有效提高系统可靠性和传输速率。     

采用时域测量矩阵的压缩感知稀疏信道估计方法

针对传统最小二乘和伪随机序列相关信道估计方法在稀疏信道应用时估计精度差的问题,提出一种采用时域测量矩阵的压缩感知稀疏信道估计方法.新方法首先将循环前缀单载波分块传输系统中的稀疏信道估计建模为一个典型的压缩感知问题,然后利用具有最优循环相关特性的伪随机序列优化构造确定性压缩感知测量矩阵,避免了使用随机测量矩阵造成的存储不便及估计性能差的问题,且提高了信道估计性能.基于准静态COST 207典型城市信道模型的仿真结果表明:该估计方法能够有效地降低稀疏信道的估计均方误差,在16 dB处的误码率可达2×10-5,而相同情况下最小二乘信道估计方法的误码率只能达到3×10-3.     

正交频分复用循环移位扩频水声通信

针对常规直接序列扩频水声通信数据传输速率低及M元扩频水声通信接收机复杂度高的问题,提出了一种正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)技术和循环移位键控(cyclic shift keying, CSK)技术相结合的调制方式,该调制能很大程度地提高系统的带宽使用率。从理论上对该方法在高斯白噪声信道条件下的误码率进行了分析。同时,采用Chu序列作为扩频序列,通过理论推导得出其峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的上限为3dB。利用实际湖试测量得到的多径信道模型,与DSSS-OFDM方法进行了误码率性能的分析比较。结果表明,新提出的方法具有很好的抗多径性能,且具有带宽利用率高、复杂度低的特点,适用于中、远程及多用户水声通信。     

基于软译码的系统LT码及其无线信道应用

LT码在删除信道下显示出优异的纠删性能,但在无线信道中由于信道噪声固有的影响,接收端必然产生误码,错误的译码起始信息导致LT码在解码后出现错误传播现象。为了减少误码,实现LT码在无线信道下的应用,提出构造系统LT码,同时在译码时产生校验矩阵,采用基于对数似然比的置信传播算法(LLR-BP)进行软信息译码的方法。仿真实验结果表明,基于软译码的系统LT码具备良好的纠错性能,显示了其在无线信道应用的可行性和有效性。