基于无抖动编码的非正弦波调制

非正弦波调制信号存在相位突变,在工程实践中易产生较大的冲击电流,给大功率发射系统带来较大困难;而且相位不连续也不利于保持正交脉冲间的正交性,不利于信息的正确解调。针对该问题,提出了解决方案:基于无抖动编码的非正弦波调制。该方案用平滑的波形来替换前后码元的不连续跳变,从而得到相位连续的时域波形,波形平滑、频谱主瓣窄、滚降速度快。     

一种编码连续相位调制的跳频系统设计及其性能仿真分析

针对编码CPM信号在跳频通信中的应用,提出了一种跳间RS编码、跳内SCCPM的跳频系统设计.接收端CPM信号采用PSP进行载波相位同步,实现了跳频系统中的SCCPM信号的相干序列迭代检测,获得了类似Turbo码迭代译码的性能.计算机仿真表明,该跳频系统在低信噪比下具优越的性能,具有很强的对抗部分频带干扰的能力,而且可以通过灵活的改变RS码的信息位长度,实现抗干扰能力和传输效率的折中.     

基于LDPC频域编码MIMO-OFDM系统自适应调制算法研究

提出了一种基于发射功率、发送比特和误码率均受限时规则和非规则LDPC频域编码MIMO-OFDM系统自适应调制算法.仿真比较了规则、非规则LDPC编码及未编码自适应调制MIMO-OFDM系统性能,比较了LDPC-SISO-OFDM、LDPC-MIMO-OFDM系统子载波数变化对系统BER性能的影响,比较了收发天线数变化对LDPC-MIMO-OFDM系统BER性能的影响.仿真表明自适应调制MIMO-OFDM系统比非自适应调制系统性能有所提高,规则、非规则LDPC编码自适应调制MIMO-OFDM系统比未编码系统性能有很大提高,非规则LDPC编码自适应调制MIMO-OFDM系统比规则码自适应调制系统性能有提高,但在高信噪比时有错误平层.结果证明,适当设计非规则LDPC频域编码自适应调制算法,可以大大改善MIMO-OFDM系统性能.     

基于差分编码调制的多址中继网络编码方法

现有多址接入中继信道（multiple-access relay channel,MARC）的网络编码技术多采用非差分调制,相干解调时会产生相位模糊。引用差分调制可克服此问题,但解调性能会损失约2.5 dB。为了弥补此损失,文中提出一种基于差分调制的比特交织编码调制迭代译码（bit-interleaved coded modulation scheme with iterative decoding,BICM-ID）方法。利用外信息转移图分析比较了两种编码（卷积码和低密度校验（low density parity check,LDPC）码）结合差分正交幅度调制（differential quadrature amplitude modulation,DQAM）在格雷和改进集合分割（modified set partitioning, MSP）映射下的性能,并做仿真对比。结果表明,对于差分调制,格雷映射比MSP映射更优。对于格雷映射,卷积码比LDPC码更优,有0.7dB的增益,且复杂度更低。     

基于空时分组编码的水声MIMO通信系统仿真研究

为了提高水声信道的信道容量,将多输入多输出（MIMO）技术用于水声信道,提出一种基于空时分组编码（STBC）的MIMO通信系统。为了抵抗水声多径传播造成的频率选择性衰落,接收机采用MIMO判决反馈均衡器,结合二阶锁相环路补偿载波相位偏移,将水声信道转换为频率非选择性信道。通过计算机仿真证明了该方法的有效性,并与单输入单输出（SISO）系统以及采用空时网格编码（STTC）的MIMO系统进行了性能对比,结果表明STBC和STTC可以获得两倍于SISO的频带利用率和较低的误码率,STBC系统的误码率性能比STTC略差,但编译码计算量远低于STTC系统,更适于实际应用。     

信道估计误差与延迟对自适应Turbo编码调制的误码率性能影响

提出了一种慢衰落信道上较为实用化的自适应Turbo编码调制(ATuCM)设计方案,并着重研究了信道估计误差与延迟对ATuCM的误码率(BER)性能的影响,最后通过计算机真对理论分析结果加以验证.分析和仿真结果表明,为了维持系统所需的BER性能,固定估计误差值应小于0.07dB,随机估计误差的离差要低于0.6,而时间延迟应控制在0.001/(v/λc)以内.     

海洋信道仿真软件HJRAY及其在水声通信中的应用

海洋声信道特性十分复杂，对水声通信信号传输构成严重影响，包括能量衰减、多途扩展以及多普勒频移等。为了具体模拟海洋信道对其中传输的声信号的影响，培出了一个新的海洋信道仿真软件-HJRAY.HJRAY通过对海洋环境中各种物理特性的模拟以及对声线轨迹常微分方程组的解算，合成海洋信道的时变冲激响应，获取通信链路接收水听器端信号，为仿真评估现实信道条件下水声通信系统性能提供基础。结合一个具体的直接序列扩频方案，验证了HJRAY在水声通信仿真中的有效性。     

基于直接序列扩频信号的水声信道辨识仿真

提出了基于直接序列扩频信号(Direct sequence spread spectrum,DSSS)的水声信道辨识方法,建立了水声信道仿真模型,用DSSS信号通过已知参量的仿真信道,然后对水声信道进行辨识。通过分析信道的散射函数求得水声信道主要路径的多普勒展宽与多径强度的估计值。在有、无噪声的情况下都比较精确的估计出了信道参量。算例和仿真结果表明所提出的信道辨识方法是有效和可行的。     

噪声鲁棒变步长LMS算法及其在OFDM水声信道均衡中的应用

针对最小均方(least mean square, LMS)算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)条件下性能较差的问题,提出一种噪声鲁棒变步长LMS(noise robust variable step-size LMS, NRVSLMS)算法。该算法通过结合改进的双sigmoid函数和误差信号自相关函数,在迭代过程中动态调整步长的大小,解决了传统LMS算法中收敛速度、跟踪性能和稳态性能互相矛盾的问题。理论分析和仿真结果表明,与其他变步长算法相比, NRVSLMS算法抗噪声能力强,具有良好的跟踪速度和稳态性能。将该算法应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声信道均衡中,与现有LMS类自适应均衡方法相比,基于NRVSLMS算法的信道均衡方法能够显著降低系统误码率(bit error rate, BER)和均方误差(mean square error, MSE)。     

时间反转镜分类研究及其在水声通信中的应用

时间反转镜可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。主动式时间反转镜(ATRM)要求阵元收发合置,且信号需两次经过信道,效率低下,而阵处理则进一步增加了系统的复杂性,难以满足水声通信节点追求结构简单、低功耗的要求。为克服上述弊端,提出应用单阵元被动式时间反转镜(PTRM)和虚拟式时间反转镜(VTRM),并对单阵元时间反转镜的聚焦增益进行了讨论。计算机仿真结果表明,单阵元时间反转镜可聚焦多途信号,实时实现自适应信道均衡,从而抑制码间干扰、提高信噪比。     

虚拟时间反转镜Pattern时延差编码水声通信

提出虚拟时间反转镜(VTRM)算法,并基于Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,研究了VTRM在水声通信中的应用。PDS水声通信体制利用Pattern码元出现在码元窗的时延差值进行时延编码,具有稳健的通信性能。虚拟时间反转镜技术具有空间聚焦和信道均衡的性质,将其应用于PDS体制水声通信中,较时间反转镜(TRM)简单易行却又具有TRM的性质。计算机仿真结果表明,VTRM有效地抑制了水声信道严重的多途扩展对Pattern波形的畸变,提高了通信质量。     

基于OPNET的水声通信网络设计与仿真

水声通信网络是实现如海洋数据采集、离岸勘测与战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重.为此,采用oPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,其特征包括基于CDMA的多用户检测以及RTS-CTS-DATA-ACK信道握手流程与网络分配向量(NAV)帧冲突处理机制等.同时建立并测试了一个包含1个主节点与5个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明主节点物理层采用多用户接收技术能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗.     

水声通信中差分相干检测及其相位补偿方法

水声通信中的多普勒(Doppler)频移和水声信道的时变性等因素影响着载波跟踪效果,最终使得接收机性能下降.常规差分相干检测技术能为PSK调制提供天然的载波同步但抗码间干扰能力很差且当载波偏移较大时的性能也受到很大影响.针对这一问题,提出了一种自适应差分相干检测算法及其相位补偿方法.该算法将线性均衡器和差分相干检测器有机结合,降低了检测的均方误差并成功地抑制了多径的影响.利用一种新的相位补偿方法对均衡前的信号先进行相位补偿,跟踪信道引起的相位变化,进一步提高了系统抗载波频偏的能力.在实际湖试信道条件下的4DPSK性能仿真表明:在10Km的距离上,应用常规的相干检测算法无法对存在标准频率偏移在0.01以上的情况进行正确检测,但自适应差分相干检测算法经过相位补偿后,处理存在大频偏(标准频率偏移在0.02到0.04之间)的情况时,同样误码率下比原来节省2～4dB的信噪比.     

基于OPNET的水声网络信道仿真研究

水声网络是实现海洋监测、数据采集以及战略通信等的重要手段,但其受水声信道特性制约严重。为此,从介绍水声信道的特性出发,采用Thorp经验公式模拟海水吸收特性,在此基础上对路径损耗进行仿真解算,并改进Wenz噪声模型使之更好地接近水声信道的特性。进而,通过改进OPNET平台内置的传播时延阶段、接收机功率阶段、背景噪声阶段设计水声信道OPNET模型,使其适合水声信道,基本实现对真实信道的近似模拟。最后,设计OPNET移动网络模型,将模拟的水声信道加进移动网络进行仿真,分析水声信道特性对网络性能的影响。     

基于子类划分的SVM及水声目标识别应用

针对目标类空间的可分离性特点,研究了动态聚类与支持向量机相结合的基于子类划分的支持向量机.提出了以子类中心为基点度量训练样本惩罚度的方法.在采用动态聚类将目标类划分为子类的基础上,综合考虑训练样本与所属子类的距离、子类对所属目标类的隶属度及目标类间的关系,以度量不同训练样本的惩罚度.并应用于水声目标识别中,对两类舰船目标的识别情况进行了比较,实验表明效果好于经典支持向量机.     

一种支持CDMA机制的水声扩频通信系统

针对水声无线传感器网络基于CDMA组网的需求,提出了一种支持CDMA机制的水声扩频通信系统UADSSS/CDMA(a Direct Sequence Spread Spectrum based Underwater Acoustic Communication System for CDMA based Networks).系统采用直接序列扩频方式,调制方式为BPSK/OPSK,信道编码采用RA码.为了降低接收机的相位捕获复杂度,发射机采用扩频码相位和载波相位同相的载波调制方式.接收机采用基于带通信号捕获的方法,支持码分多址访问,捕获算法为延迟相关捕获算法;采用先解扩后解调的系统结构,提高系统的通信速率.进行了基于MATLAB的仿真和基于实验系统的验证.仿真和实验结果表明,系统在抑制多径干扰和支持多用户通信方面具有良好的性能,在具有两个用户通信干扰的水池环境下,系统误码率为10-3数量级.     

基于ZoomFFT的水声OFDM信号解调算法

为解决快速傅里叶变换(FFT)栅栏效应对水声正交频分复用(OFDM)通信系统解调性能的限制问题,提出基于选带傅里叶变换(ZoomFFT)的水声OFDM通信解调算法.将接收信号经过移频、降采样等处理得到其细化谱,提高频谱分辨力,削弱栅栏效应;同时对信道响应进行细化处理,基于最小均方误差(MMSE)原理构造信道均衡算法,消...     

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。     

一种水声时变信道低计算量自适应均衡算法

对于时变水声信道，迭代步长的取值对均衡算法的收敛特性影响较大，步长的自适应参数选取解决了上述问题，但随之而来的是计算量的显著增加。提出了一种自适应均衡算法，该算法根据均方误差切换准则在两种算法之间进行切换。对不同水声信道进行了大量的计算机仿真，结果验证了本算法的有效性。该算法解决了时变信道迭代步长选取困难的问题，同时将均衡计算量降低了30％，更适合快速变化水声信道下的实时通信。