水声通信网络信道建模与仿真研究进展

水声通信网络在海洋目标定位和导航、资源勘探和开发、环境感知和监测等领域有重要应用,其中水声信道特性研究及其建模与仿真是建立通信网络的基础,而目前水声通信网络中的信道建模与仿真尚未有公认的标准方法.因此,基于对水声信道传播特性的分析,探讨了典型水声信道特性给水声通信网络设计带来的挑战;对比了经验模型、声场模型、基于本征路...     

应用于水声OFDM通信系统的基于维纳滤波的信道估计

为了进一步提高水声OFDM通信系统的性能,本文主要研究了水声OFDM通信系统中基于维纳滤波的信道估计算法.该算法结合了水声信道的特点,采用梳状导频图案,对传统的LS算法进行了改进.在完成计算机仿真的基础上,该算法还在实际的水声信道厦门大学实验水池和厦门港浅海域进行实验.实验结果表明,该信道估计算法具有较好的精确度和稳定性,能够有效提高水声OFDM通信系统的性能.     

基于已知信道的均衡器设计和性能分析

论述了线性均衡器和判决反馈均衡器的基本原理,已知通信信道的特性时,对该信道分别采用线性均衡和判决反馈均衡仿真,得到二者的性能曲线和均衡器的最佳抽头系数,通过对得到的结果进行分析和比较,来合理地设计合适的线性均衡器或判决反馈均衡器.这些分析方法和得到的结论对工程中的均衡器实现具有一定的价值.     

水声通信中的一种频域均衡器的初步设计

本文结合多载波频移键控调制方式的频谱结构,利用接收信号和参考信号的相关性,初步提出了一种兼具均衡与解调功能的频域均衡器结构。     

基于判决反馈均衡的水声信道估计与通信算法

在分析基于最小均方信道估计算法的基础上,对计算量较小的匹配追踪算法进行改进,引入路径门限调整机制以克服虚假路径造成的不良影响,利用重要路径权系数的2次迭代修正方法,进一步提高了水声稀疏信道的估计精度;借助于信道估计值进行均衡系数的解算,利用判决反馈均衡器(DFE)的输出信号对信道估计质量进行实时评估,提出了一种基于DFE的信道长度自适应选择的信道估计算法,同时,通过仿真和实地实验验证了其有效性.结果表明,所提出的算法能够在未知水声环境下实现对信道估计算法的自适应调整以及对预估信道长度的合理选择,以较高的计算效率而实现对水声信道的精确估计,满足未知水声信道环境下的精确信道估计及通信应用需要.     

多输入多输出浅海水声信道响应的盲估计

提出一种在频率域实现的MIMO（multi—inputs multi—outputs）盲解卷积算法，可以在较低信噪比下求解得到浅海水声信道冲激响应的逆滤波器响应，不受时间域的原始信道阶数很长且稀疏的影响，经过求逆后得到原始MIM0浅海水声信道的冲激响应．最后采用合理的声场仿真模型验证了算法的有效性．     

DCT插值算法在OFDM水声信道估计中的应用

海洋声信道是一种复杂的时-空-频变参信道,信道估计的准确程度直接影响着整个系统的性能。本文首先分析了水下声信道估计的基本方法,介绍了基于DFT的信道估计算法,并重点介绍了离散余弦变换(DCT)的插值算法,最后在仿真得到的水声信道模型下对两种算法性能进行了仿真。基于DCT的信道估计算法在水声信道时延为非整数倍采样间隔时可有效抑制信号的频谱泄露问题,从而改善系统的性能,更加适合于时变的水声信道。仿真结果表明该算法在改善系统性能方面优于基于DFT的信道估计算法。     

基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法

水声通信系统中多径扩展对水声信号传输有不利影响,而传统自适应均衡器不能实时补偿信道时变多径效应,因此利用时间反转技术的空时聚焦性,将时间反转技术与T/2分数间隔判决反馈均衡器相联合,构建了基于时间反转的水声信道判决反馈算法。仿真实验说明该算法可抑制码间干扰,降低误码率,验证了新算法的正确性和有效性。     

水声OFDM通信系统中一种新的信道估计方法

研究了水声正交频分复用(OFDM)通信系统中的信道估计问题。通过分析水声信道的稀疏性结构特点及其统计特性,获得了基于最小误判的最优筛选门限。利用该门限能够最大限度地判别非零值信道抽头位置。在此基础上,采用结构LS方法进一步对非零值抽头进行精确估计,从而获得水声信道的精确估计值。通过计算机仿真,在两种不同稀疏信道情况下,验证了文中算法的有效性。该算法简单、快速,便于实际应用。     

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OFDM和SC-FDE技术的水声通信系统研究

在介绍正交额分复用（OFDM）技术和单载波频域均衡（SC—FDE）技术原理的基础上,分析了两种技术的特点。以克服多途干扰、实现水声通信的高速率传输为目的,研究了在现有水声信道模型中两种技术的可靠性、有效性及抗多径能力。仿真结果表明,它们均具有较强的抗多径干扰能力。正交额分复用和单载波频域均衡技术在现代高速水声通信中应具有很好的发展前景。     

两种OFDM多普勒估计算法在水声信道中的比较

为了消除多普勒频偏影响,通过水上实验对两种OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)水声通信多普勒估计算法进行对比.基于拷贝相关时延差估计的多普勒估计算法结构简单、易于实现;基于空载波的算法较复杂,但精度较高.利用两种方法对相同的实验数据进行多普勒估计和补偿,并对其通信误码率进行对比.研究结果表明,在慢变的信道中两者的误码率基本相同,但在快变的信道中基于空载波的算法更稳定.     

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.     

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。     

一种用于水声通信网的多址接入协议

海洋信息获取、环境监测、海岸防御等各种应用都迫切需要研究开发高效可靠的水声通信网.针对水声信道条件恶劣、频带受限的特点,提出了一种基于RTS/CTS的多信道接入协议,该协议利用公用码字进行RTS-CTS交换实现业务信道的预约,提高了网络效率.仿真实验结果表明,该协议具有较好的网络性能.     

水声数据传输系统中的同步信号处理

由于海洋中恶劣传输条件的影响,水声通信系统中同步信号的处理是系统的一个关键问题,在水声信号调制解调器的研究中,采用了有源带通滤波、AGC及可变阈值检测、脉宽鉴别降噪和群同步相关处理进行同步信号的检出,取得了较满意的实验结果。     

基于SARSA算法的水声通信自适应调制

水声信道复杂多变,自适应调制系统中反馈信息存在较大的时延,实际信道状态与接收到的反馈信息无法匹配,带来反馈信道状态信息过时问题,发送端不能准确做出自适应决策进而导致传输误码高及吞吐量低等问题。针对该问题,利用强化学习中的SARSA算法学习信道的变化并进行行为策略的选择,根据信道的变化,择优选出最佳的调制方式,以改善系统的传输误码和通信吞吐量。对比固定调制方式和直接反馈情况下的系统的误码率和吞吐量,结果表明,经强化学习后的系统误码率和吞吐量均优于其他两种方式,可见,强化学习算法在时变水声信道自适应调制中改善传输误码和吞吐量的问题上是有效可行的。