动态自适应Pattern时延差编码水声通信

针对Pattern时延差编码(PDS)水声通信中常规解码不能适应信道变化及收发节点运动的问题,提出了一种动态自适应解码方法.该方法采用变长滑动窗动态地搜寻每个携带信息的Pat-tern码元,根据解码结果实时地修正下一码元偏移量,将有用信息最大限度地送入拷贝相关器进行解码.该方法能够较好地自适应信道起伏及收发节点距离变化对信号造成的影响,使系统性能较常规拷贝相关解码大幅提高.在吉林省松花湖的试验结果表明,采用动态自适应解码的PDS通信体制,在距离1000m通信时,误比特率较常规解码降低一个数量级,1500m时实现了无误码通信.该方法简单实用,适应性强,为构建高速、稳健的水下通信网打下了良好基础.     

分组M元扩频Pattern时延差编码水声通信

针对水声通信中通信速率和频带利用率不高的问题,提出将M元扩频技术与Pattern时延差编码相结合,将多进制扩频码作为Pattern波形进行时延差信息调制,在接收端利用拷贝相关器解出信息,提高了系统的通信速率和抗干扰能力;在此基础上又提出了分组扩频的概念.对发送端扩频码进行有效分组,利用其良好的正交性,将各组挑选出的扩频码并行传输,进一步改善系统的通信速率和频带利用率.在信道水池内进行了通信实验,在2.5 kHz带宽内,M元扩频PDS系统通信速率为91 bit/s,分组M元扩频PDS系统可达302bit/s,误码率为1×10-4,实验结果验证了该系统的可行性和鲁棒性.     

TCM在Pattern时延差编码通信体制中的应用

Pattern时延差(PDS:Pattern time Delay Shift)编码通信体制具有很好的抗多途干扰能力,但传输过程中仍存在一定的误码.为提高该体制的抗噪声能力,将网格编码调制(TCM:Trellis-Coded Modulation)技术与PDS体制结合使用,对信息进行网格编码调制和维特比软判决译码.实验...     

RS编译码算法及在战术数据链中的应用

目前，纠错编码技术在通信及计算机领域应用非常广泛，其中里德一索罗蒙码(Reed-Solomon，简称RS码)以其纠正突发错误特别有效且实现简单的优点成为研究最多的码类之一。本文主要讨论了RS码的编译码算法，又给出了RS码在战术数据链系统中的典型应用，并对其纠错性能进行了仿真研究，仿真结果表明，当信噪比大于9dB时，系统性能得到了很大的改善。     

Pattern差分编码水声通信研究

在Pattern时延差编码（PDS）通信体制的基础上,提出了Pattern差分编码方案.该方案将信息调制在相邻Pattern码的时延差上,减小了平均码元宽度,提高了通信速率.该方案通过码元分割降低了多途干扰,差分解码方式使其具有抗多普勒能力.现场试验中,定点通信实现了无误码传输,证明该体制能抑制多途干扰;移动通信误码率较低,证明该体制具有良好的抗多普勒能力.     

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。     

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。     

基于LDPC码的扩频水声通信系统的性能研究

水声通信系统的性能主要受到多径干扰和海洋噪声等因素的影响,LDPC码是一种性能优异的纠错码,将其与可以有效抑制多径干扰的扩频技术相结合便可以在很大程度上提高水声通信的质量.通过对水声信道的分析和建模,提出了一种LDPC+DSSS+BPSK的系统方案,经对比验证该方案可以抑制多径干扰,并提高系统的误码率性能.     

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。     

交错(2,1,3)卷积码在移动图像通信系统中的性能及与交错BCH码的比较

提出了适合于卷积码的一种新的交错方案 .并在实现了卷积码的编码、Viterbi译码的基础上 ,对采取这种交错方案的 (2 ,1 ,3 )卷积码在移动图像通信系统中的抗干扰性能进行了计算机模拟 ,且与相同编码效率、相同交错时延的BCH(3 1 ,1 6,3 )码的结果做了比较 .计算机模拟结果表明 :采取合适交错方案的交错卷积码可明显改善图像质量 ,比交错BCH码更适合于移动衰落环境中图像的传输 ,是值得推荐的纠错抗干扰方案 .     

可见光通信信道编码中卷积与RS级联码分析

为解译平衡码的复杂性与纠错能力, 提出一种机联码。该级联码将短码组成长码, 可满足信道在纠错过程中对码长的需求, 得到与长码相同的纠错能力, 且实现简单, 复杂度低。使用卷积码与RS码形成级联码。经仿真计算测试, 该方法与传统的卷积码相比, 在误码率超过10^-4时, 可提高编码增益1.5 dB以上, 纠错能力有较大提升。该级联码更适合可见光通信的实际应用。     

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.     

不确定传播时延下的水声网络保护间隔设定

水下声波的传播时延及波动远大于无线电波,许多借鉴陆地无线电波通信网络原理设计的水声传感器网络协议未能充分考虑和利用水声传播及其时延变化特性.据此给出了时分多址协议中相继传输数据包的冲突模型,分析了保护间隔与簇头节点和传感器节点距离之间的关系,并给出了保护间隔的设置方法.理论分析和仿真表明,提出的保护间隔设定方法改善了传统保护间隔设置偏向保守的缺点,可有效提升水声传感器网络的性能和效率.     

基于压缩感知的水声传感网络通信方法

现有研究主要针对单个传感器节点发送数据的情形,传输效率不高,而多个传感器节点同时发送数据,可以提高传输效率,但存在用户数据之间的干扰.将压缩感知应用于水声传感网络中,提出一种可实现多节点同时传输数据的大容量协作通信方法,利用传感器节点数据的稀疏特性,将多个源节点数据同时传输等效为压缩感知中的测量过程,证明了多节点并发传输过程的传输特性可以满足压缩感知中的测量矩阵的约束等距性要求.目的节点通过重构算法,可以恢复多个并发传感器节点的数据.     

Multiuser underwater acoustic communication using single-element virtual time reversal mirror

Pattern time delay shift coding (PDS) scheme is introduced and combined with spread spectrum technique called SS-PDS for short which is power-saving and competent for long-range underwater acoustic networks. Single-element virtual time reversal mirror (VTRM) is presented in this paper and validated by the lake trial results. Employing single-element VTRM in multiuser communication system based on SS-PDS can separate different users’ information simultaneously at master node as indicated in the simulation results. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60802060) and Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (Grant No. 200802171061)     

去斜率方法在水声通信帧同步的应用及实现

针对Chirp 信号的帧同步处理, FRFT(Fractional Fourier Transform)变换或匹配相关方案计算量过大、难以在stm32 等硬件平台实现实时处理的问题, 对在复杂水声信道条件下获得信号帧的精确同步基准进行研究,通过检测连续的3 个单频信号实现粗同步, 利用去斜压缩方法处理Chirp 信号实现细同步的帧同步。仿真测试该帧同步方案在不同信道下同步时刻误差, 并对采用匹配相关和FRFT 变换进行细同步处理的方案进行比较,去斜压缩方案虽性能不如匹配相关方案, 但却有更小的计算量。用icroe2 平台等硬件实现去斜压缩帧同步方案, 通过噪声衰减和水池环境进行测试, 验证了该方案的可行性。     

水声传感器网络及其在海洋监测中的应用研究

针对海洋监测水声传感器网络中的基础性问题,分析和总结了近年来相关的主要研究方向和重要研究成果。同时,深入讨论了海洋监测水声传感器网络研究所面临的挑战和亟须解决的问题,为今后的研究提供了方向。     

基于时频分析和神经网络的水声通信信号识别技术

 水声通信信号识别具有重要的现实意义。传统的识别器是每种调制模式分别设计的检测器,因而运算量随调制模式数量的增加而增加。随着通信技术手段日益更新,调制模式不断翻新,传统识别器已经不能满足快速检测和识别信号的要求,设计统一的特征提取方法以减少检测器的数量非常迫切。从侦收信号的时频分布中提取特征向量,利用人工神经网络对特征向量进行分类,基于此提出了一种新的识别方法。对本文提出的识别器,在使用前增加新的调制模式的样本并重新训练神经网络,使用过程中能实现更多调制模式的识别而不增加运算量。对特征向量的提取方法进行了详细描述,并通过计算机仿真实验,得出了低信噪比时的正确识别概率。