二维非均匀散射信道改进模型

提出了一种基于谐波信号叠加的二维非均匀散射信道改进模型,分析并给出了基于信号入射角概率面积等分的参数计算方法。该方案可完成任意接收信号入射角一维概率分布已知的单径散射信道仿真,且易于采用分段仿真的思想提高各阶统计参量的性能或实现多径信道仿真。分析和仿真结果表明,新模型的信道自相关函数、多普勒功率谱等二阶统计参量与理论模型十分接近,且优于其他常见模型。     

FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。     

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。     

变换域窄带干扰抑制技术的研究与仿真

提出了一种在变换域中抑制窄带干扰 (NBJ: Narrowband Jamming) 的方法.该方法首先对所接收的直接序列扩频 (DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum) 信号进行小波包变换 (WPT: Wavelet Packet Transform) ,然后利用DSSS信号的功率谱密度 (PSD: Power Spectrum Density) 分布特点和能量聚集度 (ECM: Energy Compaction Measure) 准则,有效、快速地跟踪输入信号频谱的变化,从而对DSSS信号中的干扰进行快速定位.对强、弱NBJ的分别抑制是通过自适应改变权系数的方法来实现的.多径莱斯 (Ricean) 衰落信道中的仿真结果表明,这种变换域中的自适应干扰抑制法既可以有效地清除快速时变的强NBJ,又可在处理其它类型干扰时,避免或减小有用信息的损失,从而大大提高DSSS系统在复杂干扰情况下的抗干扰性能.     

一种信道盲辨识与均衡的新方法

针对信道盲辨识的闭式解存在估计精度低,方差大的缺点,以及源信号无法完全恢复的问题,提出了一种基于调制引入循环平稳性的信道盲辨识与均衡的新方法。通过对循环功率谱进行适当的变量代换得到功率谱-传输函数方程,再将其反变换到时域得到求解FIR信道的方程组解法。仿真结果表明,提出的信道盲辨识算法的性能优于信道盲辨识的闭式解,而且源信号也可以完全得到恢复。     

8APSK_TCM编码调制方法在水声传输中的应用

论述了应用于水声信道的网格编码调制技术，分析了影响其性能的主要因素为有效编码长度，最小乘积距离；在此基础上，提出了基于水声信道的8APSK_TCM鳊码调制方法，并在给定的水声信道下进行了仿真，仿真结果表明：8APSK_TCM模式相对于标准的TCM模式在信噪比相同的情况下，降低了系统的误码率，改善了水声通信系统的可靠性。     

适用于16QAM信号的水声信道载波恢复盲均衡算法

针对水声信道的相位旋转问题,提出了适用于16QAM信号的新的载波恢复算法(NCRA)。对CMA的代价函数进行修改,并以此作为冷启动模式,当误码率足够低时,采用判决域方法切换到判决误差导引(DD)算法模式。该算法不仅能够完成信道均衡、纠正相位旋转,而且可以获得较低的剩余均方误差。采用典型的深海水声信道对该盲均衡算法进行的仿真结果表明:该算法能够很好地完成水声信道的载波相位恢复,对提高水下通信质量具有较高的实用价值。     

基于水声信道的Turbo均衡算法仿真研究

论述了应用于水声信道的Turbo均衡技术,针对水声信道多径衰落引起的码间干扰(ISD,提出了一种改进的Max-Log-Map算法,读方法基于马克劳林级数展开公式改进了Max-Log-Map均衡算法递归因子的求解方法,提高了算法性能,并在给定的水声信道下进行了仿真与分析,仿真结果表明:改进均衡算法与Max-Log-Map算法相比,在误码率为10-4时性能有近1dB的编码增益,与Log-Map均衡算法性能相近,有效地提高了水声通信可靠性.     

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。     

基于对数正态误差函数的变步长盲均衡新算法

为了克服常数模算法(CMA)收敛速度慢,收敛后均方误差大的不足,定义了对数正态误差函数和新变步长,提出了基于对数正态误差函数的变步长盲均衡新算法。通过调整对数正态误差函数的均值与方差及变步长特性参数来加快该算法的收敛速度并减小收敛后的均方误差。用深海声道轴信道,对该算法的性能进行了仿真研究。结果表明:该算法收敛速度快、收敛后均方误差小,较好地克服了CMA的缺陷。     

基于可变分段误差函数的常数模盲均衡新算法

为了克服常数模算法（CMA）收敛速度慢,稳态误差大的缺点,提出了基于可变分段误差函数的常数模盲均衡新算法.该算法可通过调节分段点位置来改变误差函数特性,并得到适合信道均衡的具有奇对称性的误差函数,从而具有收敛速度快或稳态误差小的特点.用两径水声信道和负声速梯度水声信道对算法的性能进行仿真研究,结果表明：对于前一信道均衡,新算法的收敛速度明显快于CMA;对于后一信道均衡,新算法的稳态误差明显小于CMA.     

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。     

水声环境参数盲估计的仿真研究

针对水声环境参数传统获取方法的缺点及其在非常时期或非合作海域不易获取的情况,提出了水声环境参数盲估计的概念及理论模型,通过对目标函数的选取,采用遗传算法对多个水声环境参数和未知目标的空间位置进行全局寻优,并依此对基于不同信噪比观测数据的水声环境参数盲估计进行了计算机仿真。水声环境参数盲估计的仿真算例表明,水声环境参数盲估计技术是可行和有效的。     

基于分数阶Fourier变换的水声信道参数估计

提出基于分数阶Fourier变换(FRFT)对水声信道参数进行估计。分数阶Fourier变换存在相应的最佳分数阶数使给定的chirp信号能量聚集于一最大值,且具有时移、频移特性,使其可适用于存在多途扩展及多普勒频偏的声信道参数估计。通过计算机仿真验证,当存在较大的多普勒频偏时,拷贝相关器将不适用,而FR-FT具有很好的鲁棒性,可估计存在多普勒频偏的多途声信道参数。     

基于反馈信道状态信息的水声自适应OFDMA

在时变水声信道中, 为了提高自适应正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA)在时延反馈信道状态信息(channel state information, CSI)条件下的资源分配性能, 提出多节点反馈CSI的时隙复用接入方法, 降低反馈时延; 提出载波时-频相关系数和载波时-频均值两种反馈CSI表征参数, 通过实验数据分析了两种反馈CSI参数及其对水声自适应OFDMA性能的影响; 提出多节点公平的自适应载波、比特、功率联合分配算法, 在最大功率和节点吞吐量约束条件下最小化系统误比特率。仿真和湖上实验数据的结果显示, 所构建的水声自适应OFDMA系统在多种反馈CSI条件下误比特率均低于交织载波分配, 表明其在实际的水声信道应用中具有良好性能。     

浅海声信道建模及其应用研究

浅海是水声对抗发生的重要区域,因此对其声信道的研究具有重要意义。采用射线声学理论,建立了一个多途浅海声信道仿真模型。在水声对抗仿真系统中,选用基于ADSP21160的Hammerhead PCI予以实现,取得了预期的实时效果;海试验证结果表明,该模型同样适用于实际情况下浅海海域的声传播损失等参数的折算,可作为水声对抗器材性能预报及战术使用的参考。