水声通信技术研究进展

介绍水声通信技术的发展历程与技术现状.围绕水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学)水声通讯课题组的研究方向,介绍课题组在水声信道传输特性与匹配方法,水声语音、图像、数据通信技术研究,水声网络与立体通信等领域的研究进展和研究成果.     

基于直扩超宽带的超声波人体通信技术仿真

现有超声波宽带(UsWB)技术应用于人体通信存在速率不高、对多节点干扰抑制能力有限的问题。为此,提出一种有效抑制多节点干扰的超声波通信技术——直扩超声波宽带(DS-UsWB)技术,利用直接序列扩频和超宽带技术仿真超声人体通信。即在k-Wave中建模人体信道,利用建模信道的冲激响应仿真人体内多节点通信;根据信道冲激响应的时延特性确定发送信号参数,从而克服人体信道的多径效应。系统性能分析和仿真结果均表明,与UsWB技术相比,DS-UsWB可有效抑制多节点干扰和多径干扰,具有更高的速率和更低的误码率。     

水声换能器在海底通信中的研究

为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,封堵器海底工作中采用了水声通信技术。水声换能器在水下通信过程中起到了无可替代的作用。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给调制解调器,经功率放大匹配后送至水声换能器,水下部分按逆方向接收。本文对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器,进行了换能器性能测试试验,确定了水声通讯的载波频率。水声换能器的研究将会对海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性提供较高的保障。     

直扩通信系统中的窄带干扰抑制及仿真

该文针对直扩通信系统在抗窄带干扰方面的局限性,提出在解扩前应用自适应窄带干扰抑制技术,并进行了仿真,仿真结果表明,直扩通信系统中采用自适应窄带干扰抑制技术,可有效的抑制强窄带干扰,保证通信系统数据传输的正确性。     

直扩通信中基于ATF的干扰抑制技术研究

研究了一种新的应用于直扩通信系统的自适应时频干扰抑制技术,从理论计算和计算机仿真两方面分析了该干扰抑制技术的性能,结果说明理论分析和计算机仿真结果是完全相吻合的,且表明该算法优于已有的其它算法．     

直扩通信窄带干扰抑制的非线性自适应滤波技术

研究了非线性自适应滤波在直扩通信中抑制窄带干扰的性能,并用比扩频带宽窄的数字信号干扰模型进行计算机仿真,结果显示非线性自适应滤波对窄带干扰具有明显的抑制能力．     

直扩通信中窄带干扰的自适应抑制技术研究

针对直接序列扩频通信系统中存在窄带干扰影响信号接收的问题,给出了几种自适应抑制窄带干扰的方法,针对各种抑制方法给出了结论和分析,比较了各自的性能。     

直扩通信系统中自适应窄带干扰抑制技术研究

直扩通信系统(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)由于传输信息所用带宽远大于信息本身带宽,从而其本身具有一定的抗干扰能力.但是由于DSSS射频信号带宽比传统的通信系统射频带宽大得多,在频谱空间比较拥挤的情况下容易受到同频带其它用户的干扰,特别是在军事通信中还会受到敌方有意的干扰.当这些干扰超过接收机的干扰容限时,DSSS将不能正常工作,需要采取抗干扰措施.本文分析了最小均方误差(LeastMeanSquare,LMS)自适应算法及其改进算法对直扩通信中窄带干扰的抑制能力,仿     

中频直扩通信系统的设计与实现

介绍了中频扩频通信系统的设计和验证方法.中频直扩通信系统包含了两个部分: 中频信号源和中频直扩接收机.通过分析任务需求和性能指标,系统采用DDS专用芯片AD9954实现中频信号源,采用FPGA实现中频直扩接收机.该设计简化了硬件电路实现,缩短了开发周期,提高了系统的可靠性,满足了工程化要求.经实际应用验证,该设计简单有效,具有较强的实用性.     

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.     

一种基于自相关估计的水声直扩信号检测方法

利用直接序列扩频信号的自相关特性,提出了一种直扩信号相关峰累积检测方法.理论上分析了直扩信号的自相关特性,可知在伪码周期整数倍处可能会出现峰值,利用这些相关峰及其倍数关系可以对直扩信号进行判别.但由于信元信号与噪声的影响,这一系列相关峰并非连续稳定出现.在低载噪比时,一些自相关峰淹没在噪声中,直接对其检测比较困难.利用相关峰出现的周期关系,设计了相关峰累积检测器.该检测器不仅可以实现自动检验,而且可适用于低载噪比情况,具有实际应用价值.计算机仿真结果和海试数据都验证了该方法的可行性与实用性.     

浅谈专家系统在直扩信号分析中的应用

扩频通信技术由于其具有抗干扰能力强,信号隐蔽性好,易实现多址传输等优点,从而成为现代通信技术的发展方向之一,在卫星通信、移动通信、无线数据通信等领域的应用日益广泛.其中,直扩通信技术是目前使用的最典型的扩频工作方式,由于扩频技术的以上优点,使得我们对直接扩频技术的监视与侦查的技术难度大大增加.但是随着对扩频技术的深入研究,使得用软件对直扩信号进行分析解扩和解调成为可能.而专家系统的引入大大提高了对信号分析和信号截获的能力.     

MSK直扩通信检测与符号周期估计分析

着眼MSK直扩通信的非协作检测问题,研究提出了一种基于接收信号自相关域分析处理的检测方法,该方法基于MSK直扩通信的基本原理,通过直接对频带信号进行自相关平方平滑及低通滤波获得能够反映MSK直扩通信存在与否的稳健峰值,并同时达成对于扩频系统扩频参数符号周期的估计,算法不需要对扩频系统载频进行前期估计,有效避免了非协作通信检测中在载波与相位估计及跟踪方面所存在的问题.计算机仿真显示,所述方法可操作性强,具有对于噪声环境下扩频信号检测的鲁棒性与适应性.     

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.     

串行级联码在浅海水声通信中的性能研究

基于π/4-QPSK调制解调方式讨论串行级联码在浅海水声信道中的实现方案,建立了浅海水声信道模型,并在此基础上针对多径干扰和多普勒频移进行了仿真。仿真表明,串行级联码能有效地减小密集突发错误,保证通信的可靠性。串行级联码的性能明显大于单独的RS码或卷积码,在不考虑译码复杂度的情况下,误码率低于Turbo码和LDPC码。     

一种有效抑制窄带干扰的水声直扩信号检测方法研究

针对高斯白噪声背景下的水声直扩信号检测无法抗窄带干扰的问题,提出了一种有效抑制窄带干扰的水声直扩信号检测方法,该方法采用自适应-倒谱联合检测原理,并针对倒谱的低噪声抑制力,提出了一种改进的倒谱检测方法,能够在有效消除窄带干扰的低信噪比情况下,提高水声直扩信号的捕获概率。在推导算法原理的基础上,通过仿真实验分析验证了该算法的性能。     

单载波高速相干水声通信技术研究

对单输入单输出系统(SISO)和单输入多输出系统(SIMO)单载波高速相干水声通信中时域判决反馈结合二阶数字锁相环路均衡技术进行了研究.采用低信噪比下鲁棒的稀疏水声信道估计算法(DAMP)估计信道,利用信道估计结果设计均衡器前馈、反馈阶数和均衡器初值,提高了系统鲁棒性.在厦门港进行了10km距离高速水声通信实验,结果表明:在厦门港10km距离,接收信噪比均值约为6dB的环境下,4kbit/s通信数据误码率均小于2%,传输图片清晰.结合多通道处理,误码率可降低到10-4数量级以下,提高了系统鲁棒性.     

小波包变换算法抑制直扩通信系统窄带干扰

利用多进制小波包算法的良好光滑性、线性相位、紧支性等特点,并结合传统小波包分解树及滤波器,对数据进行多进制小波包分解,有效地抑制窄带干扰．分析和仿真结果表明,基于小波包算法的窄带干扰抑制的方法在性能上更为优越,并具有优异的误比特率性能．     

直扩信号的不等权值解扩

扩频信号对抗单频干扰和在单频干扰过大时，扩频信号会被阻塞，自适应滤波虽然可以抵消一部分单频干扰，但当单频干扰间断发送或有很多单频干扰存在时，其效果并不理想。提出了不等权值解扩的新方法，使干扰在判决点的贡献为零，对于对抗间断发送的单频干扰或多频干扰有着特殊意义。     

准循环低密度校验码在浅海水声通信系统中的性能

讨论了准循环低密度校验码(QC-LDPC)在浅海水声信道中的实现方案.选取合适的浅海水声信道模型,针对强多径干扰进行了仿真.仿真结果表明,采用和积译码算法的QC-LDPC码编码复杂度较低,但性能接近于随机构造的低密度校验码.受多径效应影响,在浅海水声系统中采用QC-LDPC码时,信道误码率会随着衰落率的减小而略有下降,但仍能保持较好的纠错性能.