水声网络链路层协议的仿真研究

链路层协议的设计是水声网络的关键技术之一。它通过控制数据收发,实现网络数据包的可靠、有效传输,进而为网络层提供服务。针对水声通信系统低速率、高延时和低可靠性等特点,利用网络仿真软件OPNET对采用ALOHA协议和MACAW协议的网络进行了完整建模,给出了对等式网络和主从式网络下两种协议在吞吐量、丢包率、平均时延和能耗四个方面的仿真结果。通过对仿真结果的分析,为实用协议的设计提供了有效的参考数据和策略。     

适用于水声ad hoc网络的拓扑控制算法

对现有拓扑控制算法在水声ad hoc网络的应用背景下存在的问题进行了详细分析,并在此基础上提出了一种基于能量和时间效率的拓扑控制算法。该算法通过综合考虑节点能量消耗、通信延时、信号衰减等多种因素,构造了一跳链路传输代价指数,并根据这一指数来控制网络的拓扑结构。仿真分析表明,该算法在平均节点度、端到端延时和能量效率方面都有较好的性能。     

分布式虚拟现实水声对抗系统的研究

通过对分布式虚拟现实(DVR)和多媒体数据库技术的研究,开发了一个以现代海战为背景的虚拟战场系统,该系统可作为水下武器的性能检验以及平时的战术模拟演练的平台。     

一种新的环型蓝牙网络拓扑形成协议及仿真

根据采用蓝牙技术的无线ad hoc网络的特点，提出了一种分布式的环型蓝牙网络拓扑形成协议。协议采用合并的思想，将节点快速姐奴成一个环型网络，且新节点可以随时加入网络．协议具有拓扑形成过程延迟低、控制开销小的特点，控制开销复杂度为O（N），且形成了平均微微网个数少、每节点度数低的蓝牙网络，网络中最多包含‘（N-2）／（k-1）’＋1个微微网，至少包含‘N/k’个微微网，节点最大度数为2。基于NS2的仿真实验评估了协议的性能，实验结果验证了协议形成了具较佳性能的环型蓝牙网络。     

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.     

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。     

流体网络拓扑分析的研究

从建模对象的系统图出发,详细探讨了流体网络的拓扑分析策略,并首次提出端口组的概念,解决了一个模块在同一个网络中可能具有多个支路或节点编号的问题,这在国内外同类软件中尚属首次。并根据以上的研究成果成功地研制了一套单相流流体网络自动建模软件,利用该软件,用户只需输入建模对象的系统图并进行实例化,即可自动产生它的流体网络仿真模型,实践证明该软件是可靠的,利用它可大大地提高建模效率和建模质量。     

计算机双环网络拓扑的研究

本文主要对典型的计算机双环网络拓扑进行了研究。提出了双环网络的形式描述模型,给出了典型双环拓扑的模型表示,并对这类典型双环的网络直径、平均跳跃距离和吞吐量——延迟特性进行了研讨。     

QoS保证的传感器网络拓扑控制算法的设计

传感器网络技术的发展对网络服务质量提出了要求,如何在满足一定的服务质量要求前提下实现能量的优化是传感器网络设计必须面对的问题。现有的相关研究主要集中在如何从路由层和链路层来保证一定的QoS指标,本工作将传感器网络中的QoS支持延伸到拓扑管理层,提出了一种支持一定QoS要求的高效的拓扑控制算法,该算法构造一种具有梯度分布特征的节点拓扑结构以平衡网络数据流在sink节点处的聚集。NS2仿真证明了该结构对QoS支持的可行性。仿真表明,该算法以较少的冗余节点增加可将延时和丢包率分别降低50%和40%,证明了该机制在高速率数据场景下的高效性。还通过NS仿真分析了算法实现中关键参数的选取原则。     

含冲突的决策表中的决策规则发现

基于Rough集理论中的可辨识矩阵，讨论包含冲突样本的决策表中的决策规则及其可信度和支持度因子，提出决策规则的发现算法，算法通过删除决策表的核属性来引入新的冲突,以获取具有更高适应度的决策原则，最后用实验结果证明算法的可行性。     

大规模网络中基于移动代理的拓扑发现机制

针对基于移动代理的大规模网络拓扑发现,提出了一种基于移动代理洪泛的自启发式深度优先染色生成树算法。将一个大规模网络划分为若干个子网,在各子网内部利用移动代理洪泛策略并行地获取各子网拓扑信息。利用移动代理将每个子网拓扑信息进行汇总获得整个网络的拓扑。算法的复杂度分析和仿真结果表明本算法可在一定程度上减少网络流量和拓扑周期。     

Self-adjusting decision feedback equalizer for variational underwater acoustic channel environments

Aimed at the abominable influences to blind equaliza-tion algorithms caused by complex time-space variability existing in underwater acoustic channels, a new self-adjusting decision feedback equalization （DFE） algorithm adapting to different under-water acoustic channel environments is proposed by changing its central tap position. Besides, this new algorithm behaves faster convergence speed based on the analysis of equalizers’ working rules, which is more suitable to implement communications in dif-ferent unknown channels. Corresponding results and conclusions are validated by simulations and spot experiments.     

基于压缩传感的MIMO-OFDM水声通信信道估计算法

充分利用水声信道的稀疏特征,提出一种基于压缩传感理论的多输入多输出正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)水声通信系统信道估计算法。在MIMO-OFDM水声通信系统模型的基础上,考虑Doppler频移的影响设计符合压缩传感理论框架的过完备字典,利用一系列非正交基在过完备字典下描述待重建信号。通过对比分析基追踪降噪、丹茨格选择器以及正交匹配跟踪3种算法的信道估计性能,进一步证明了算法的有效性。仿真实验结果表明,基于压缩传感的稀疏信道估计算法具有优于传统最小二乘算法的信道估计精度,并且在最小二乘矩阵求逆奇异的情况下仍能准确地估计出信道参数;在计及Doppler频移的影响时,直接压缩传感估计优于补偿后的压缩传感估计方法。     

面向OFDM-MFSK水声通信的差错控制方法

多进制频移键控正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing multiple frequency shift keying, OFDM-MFSK)调制能抵抗水声信道中的多径衰落和多普勒效应, 且无需复杂的信道估计与均衡, 适合低成本的水声通信机设计。针对OFDM-MFSK水声通信系统, 提出了一种差错控制编码方法, 具体思想为在使用OFDM-MFSK传输原数据的同时调制子载波的相位以传输另一路编码, 接收端结合两种解调方式, 利用编码的差错图样与校验码实现数据的纠错。相比于其他前向纠错编码, 此种差错控制方法的码长短、编解码复杂度低, 结合OFDM-MFSK调制, 能在保证通信可靠性和实时性的同时降低水声通信系统的实现成本, 适用于低速率水声通信系统的设计。     

水声信道非线性均衡的研究

对浅海信道传输的声信号进行深入分析,在对判决反馈均衡(DFE)算法进行分析的基础上,对稀疏权DFE均衡器信道估计的均方误差(MSE)、信道的稀疏估计等进行了分析研究,并对信道进行了稀疏化估计,对全阶均衡器和稀疏权均衡器进行了仿真,证明对非线性均衡器结构进行稀疏化是可行的,降低了算法复杂性,并使由此造成的性能下降限定在一定的范围内。     

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。     

基于神经网络的声场景数据声谱图提取方法

在复杂环境声场景识别任务中, 梅尔频谱作为输入的深度卷积神经网络有良好的识别能力, 然而梅尔滤波器组依据人耳生理特征设计, 对于声场景识别并非最优滤波器组。针对此问题提出声谱图提取神经网络取代传统梅尔频谱提取过程, 通过训练该网络使声谱图自动适应声场景数据集。声谱图提取神经网络连接ResNet50作为声场景识别架构, 在DCASE2019声场景数据集上进行训练与测试, 实验结果表明该架构比传统模型有更高的识别率, 能够有效调整频率曲线、滤波器幅值以及滤波器形状。     

水声信道快速收敛自适应均衡算法

从提高自适应均衡算法水声信号收敛性能的角度出发,提出了一种新的快速收敛水声信道自适应均衡算法。该算法将改进的归一化均方误差算法和判决反馈均衡器结构有机结合,在不增加计算量的前提下,很好地实现了不同水声信道的自适应均衡,易于算法的硬件实现。仿真结果表明,该算法计算量同归一化最小均方(normalized least mean square, NLMS)误差算法的计算量相当,但在稳态误差和收敛速度上有很大优势;收敛性能与自适应调整最小二乘回归〖CD*2〗判决反馈均衡器(variable tap-length decision feed-back equalizer based on recursive least square, RLS-DFE)算法接近,却克服了RLS-DFE算法计算量大,不利于硬件实现的实际问题。提出的算法为水声通信提供了一种性能优良的可实现方法,具有较高的应用价值。     

快速收敛仿射投影算法在稀疏水声信道的应用

本文提出了一种新的快速收敛比例仿射投影算法,并将算法应用于稀疏多径水声信道均衡.该算法首先在改进比例仿射投影算法(improved proportional affine projection algorithm,IPAPA)的基础上引入变步长算法,提高算法的收敛速度;并在此新算法的基础上通过引入判决反馈结构,进一步改...