远程水声通信的MC-MPSK方法

远程水声信道是多途、时变、强环境噪声干扰的信道，声波在其中的传输行为十分复杂，加之水声传输的带宽有限以及通信载波频率较低，使得水声通信传输距离和数据率这一对矛盾尤为突出。如何在增大作用距离的同时提高传输数据率是水声通信的难点。该文在80km海上试验的基础上，提出了适合于远程水声通信的多载波-多相移键控（MC-MPSK）的编码调制解调方法。该方法采用多个载波同时进行多相位调制，即信号的频率和相位同时携带信息。该方法与梳状均衡器结合可在增大作用距离的同时提高传输数据率。对不同多径信道模型，相对运动速度10m／s，不同SNR下的误比特率进行的仿真结果表明，该编码调制解调方法可实现远程、多径水声信道的高数据率传输，并进行了湖试验证。     

水声传感阵列指向性与系统传输性能研究

针对浅海水声通信中水汽界面和海底的反射产生多途效应对信号传输的影响,依据水下声传输原理,分析了水声信道中的噪声特点和产生多途效应机理,研究水声信道中声传感器指向性与传输性能关系,探讨水声传感阵列方式在水下通信环境的优势,设计合理的阵元间连接形式、阵列驱动电路和阻抗匹配电路,保证有效的功率耦合效率。经水下试验测试表明:采用一定指向性的声阵列结构,利用单个阵元波束宽度小于10°,构成阵列结构的波束宽度小于30°,并进行一定阻抗匹配,可减小能量损失,有效提高水声通信系统性能。     

基于稀疏信道估计的SC-FDE水声通信

针对水声信道时域冲激响应的稀疏特性,提出基于稀疏信道估计的单载波频域均衡（SC-FDE）水声通信方法。该方法利用匹配跟踪思想,在发射信号矩阵列向量构成的字典中,选择使残余向量投影值最大的列向量去近似拟合接收信号,从而得到水声信道的时域冲激响应,然后通过时-频变换来进行频域均衡。仿真结果表明：该方法可以准确估计出水声信道,其信道估计精度和误码率性能都优于传统的SC-FDE水声通信方法。     

水声扩频通信中多假设反馈自适应均衡算法研究

研究了复杂多变的水声信道条件下直接序列扩频-码分复用(DS/SS-CDMA)通信技术.本文将空间分集-多普勒频移补偿-自最佳自适应判决反馈均衡算法应用到水声DS/SS-CDMA通信,提出了基于码片速率的多假设反馈自适应均衡算法.应用该均衡算法可以恢复经过水声信道传输后扩频信号的相关特性.对实际的海上试验数据分析结果表明:算法以增加计算复杂性为代价显著提高了通信性能,在时变的多途扩散、多普勒扩散以及低信噪比的水声信道条件下可以保证低的通信误码率,算法性能良好.     

基于PLC通信的噪声特性及多载波调制技术研究

基于中压PLC通信的特点,对中压信道噪声特性进行了总结研究,并在Matlah下实现噪声仿真波形;对PLC通信上现有调制解调技术进行比较总结,应用Matlab编程实现了FSK调制解调,并在实现单载波FSK调制解调基础上,实现了多载波FSK调制解调。介绍了采用多载波调制技术实现数字信号传输的基本原理及其优点;从理论上分析总结了中压PLC信道及噪声特性,并结合均衡、编码,小波变换等技术,提出了进一步提高多载波调制系统性能的途径。     

FDM与MFSK相结合的水声远程信息传输

针对远程、低误码率水声信息传输的要求,提出了将频分多路（FDM）与多进制频移键控（MFSK）调制相结合的信息传输方式.发射端在两个子信道中分别进行MFSK调制,并将两个子信道中的相应频点在单个码元周期内进行并行传输.接收端对各码元接收信号通过周期图法进行谱分析,并根据周期图上尖峰的位置估计出该码元内所包含的发射频点,从而实现频域解调.海上试验结果表明,该技术可以实现30 km距离、13.3 bit/s数据率信息的可靠传输.     

一种小型高效水声发射机的设计与实现

针对便携式水声通信设备小体积和高效率的要求,设计并实现了一种水声信号发射机;分析了系统发射功率要求,采用AD公司新款采用PDM调制的D类音频功放SSM2305,能够实现可调的输出功率;根据换能器和音频功放的阻抗特性,对调谐匹配及脉冲变压器的选型进行了分析,采用串联调谐和脉冲变压器进行匹配滤波;该水声发射机的发射信号采用2FSK调制并进行了水池实验,测得SSM2305最高工作频率可达30kHz,发射机系统电声转换效率为27%,表明该发射机可以应用于便携式水声通信设备。     

水声通信中信号均衡的仿真研究

针对水声通信中多途效应和环境噪声对信号准确传输的严重影响,为取得水声准确信号,提出了一种果蝇优化正交小波自适应软约束常模盲均衡算法,优化水声通信系统中均衡器的性能,确保水下信号传输质量.用正交小波变换降低了信号的自相关性,加快了自适应软约束常模盲均衡算法(SCS-CMA)的收敛速度,减小了稳态误差,并利用果蝇算法的全局快速寻优能力进一步优化了均衡器性能.水声信道仿真结果验证了新算法的良好性能,信号可在复杂水声信道中准确传输.     

一种水声MC-CDMA多用户信道估计仿真研究

研究水声信道优化估计问题,在资源受限的水声环境下,多载波码分多址(MC-CDMA)上行系统信道,由于受到各种干扰,怎样获取多用户的信道准确信息是一个难题。为此提出了一种采用DFT的上行信道估计算法,可以很好的解决了上述问题。算法是在频域上构造不同的导频信号,在时域上估计用户的冲激响应从而得到其信道传输函数。采用改进方案的水声MC-CDMA系统在获得有效频谱效率和分集增益的同时,还能获得很好的误码率性能。首先利用DFT信道估计算法的性能,进行仿真。结果表明,DFT及改进算法较传统的LS信道估计算法,可以使水声系统性能有明显的提高,降低多用户干扰的影响,为水声多用户信道优化估计提供了依据。     

基于QAM星座图划分的水声信道多模算法

针对水声信道中存在较高码间干扰的问题,提出一种采用信号星座图划分的水声信道多模算法,根据水声信道中信噪比较低及QAM星座图的分布特点,进行详细的区域划分,以得到更多的信号星座点信息,对不同的区域定义了不同的模值进行均衡,能够有效降低码间干扰,纠正相位旋转,提高均衡效果.在水声信道条件下,采用QAM调制信号对算法的收敛性能和载波恢复性能进行计算机仿真,结果表明,在最小相位水声信道环境中,新算法在码间干扰性能上得到很大改善;在具有相位旋转的信道环境中,新算法实现了对相位旋转的有效补偿,提高了水声通信数据的可靠性.     

SCTCM在水声OFDM系统中的应用研究

针对信道带宽窄、强多途、强噪声干扰等影响水下信息高速、可靠传输的主要障碍,设计了一种适合水声信道的级连网格编码调制技术SCTCM与正交频分复用技术OFDM相结合的传输体制,可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;采用时变衰落、多途和加性干扰的水声信道模型;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在数据速率不损失或损失很小但不增加带宽的情况下获得可观的编码增益,系统性能得到明显改善。     

TCM在基于OFDM的水声通信系统中的应用研究

信道带宽窄、强多途、强噪声干扰一直是水下信息高速、可靠传输的主要障碍,提出用网格编码调制技术（Trellis-Coded Modulation,TCM）与正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）相结合的传输体制可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;并详细介绍了TCM、TCM-8PSK的原理及在基于OFDM的水声通信系统中的应用;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在不损失数据速率也不增加带宽的情况下编码增益能提高3 dB左右,水声通信系统的性能得到明显改善。     

多径传播下的超宽带通信编码算法研究

研究超宽带通信编码优化问题,由于超宽带通信中,发射机和接收机之间受障碍物的阻挡,使得编码信号不能直接传输,而是多径传播到接收机端。传统的Gold编码通过多径传播造成信号的衰落,导致传播误码率较高的问题。提出一种截短平衡Gold码的超宽带通信编码算法,将传统的Gold码截短平衡,采用PAM调制后通过Intel信道传输,将Gold截短增强了信号反射性减少了信号衰减,取平衡码传输降低了传播误码率,避免了传统的Gold码在多径传播中误码率较高的问题。实验证明,编码方法能够提高多径传播的准确率,满足超宽带通信的准确性要求,取得了满意的结果。     

基于盲信号分离的回波抵消技术

针对数字直放站回波抵消技术中自适应滤波法在多径回波信道条件下不能完全消除次径回波的问题,提出了基于盲信号分离的直放站回波抵消方法。首先对施主天线接收的混合信号进行相空间重构,使观测信号的数目大于等于独立信源的数目;然后利用独立分量分析法（ICA）对重构的信号进行盲信号分离;最后根据各分离信号和发送信号的相关情况判断有用信号,实现回波消除。对复杂多径回波信道条件下的多载波全球移动通信系统（GSM）信源进行回波抵消测试,分离得到的有用信号的相关系数可以达到0.9593。表明盲信号分离的方法可以实现复杂多径信道下的直放站回波抵消,有效解决了传统的自适应滤波法存在的问题。     

水声跳频信号源的硬件平台技术研究

构建了一种基于单片机89C52和DDS芯片AD9831产生水声跳频通信信号的硬件平台。研究了水声跳频图案与混沌跳频序列的特点、跳频通信的数据帧结构,并将跳频编码与FSK调制算法付诸于硬件平台中实现,发射的跳频信号可以控制接收装置的工作状态,外场水库的水声通信试验结果验证了硬件方案的可行性。     

基于OFDM的中程水声通信系统分析

正交频分复用（OFDM）技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高的优点，在水声通信中具有重要的发展前景。但是目前的相关研究多集中在几百米到几千米的近程水声通信，随着传输距离的增加，信道条件恶劣，多径、多普勒频移影响加剧，需要设计相适应的OFDM系统并采取有效手段改善系统性能。综合分析了10公里距离水声通信的影响因素，设计出相应的OFDM系统和合理的系统参数，并仿真了该系统对信道、多普勒影响的校正。结果表明，该系统在10公里水声通信中性能可靠，可应用于实际环境。     

OFDM中程水声通信系统仿真及实验

正交频分复用（OFDM）技术具有抗多释、频带利用充分、传输数据率高的优点，存水声通信中具有重要的发展前景。但是目前的相关研究多集中在几百米到几千米的近程水声通信，随着传输距离的增加，信道条件恶劣，多径、多普勒频移影响加剧，需要设计相应的OFDM系统并采取有效手段改善系统性能。该文综合分析了10公里距离水声通信的影响因素，设计出相应OFDM系统和合理系统参数，仿真了系统对信道、多普勒影响的校正，并给出湖试结果。分析表明该系统性能可靠，传输数据率高。     

Coverage study for broadband wireless systems using link adaptation and diversity combining techniques

A broadband wireless access system is a bi-directional broadband wireless system to fixed networks at millimeter-wave frequencies. The propagation environment at millimeter-wave frequencies is one of the major challenges in delivering broadband services to fixed subscribers. At such high frequencies the signal is attenuated by the obstacles in the radio path between the subscriber and the hub, such as buildings, trees and vehicles in the radio path between the subscriber and the hub.Link adaptation techniques such as adaptive modulation and error control coding have been applied to wireless communication systems to overcome the multipath fading experienced by the transmitted signal. Diversity has long been recognized as an effective technique for combating the effect of channel multipath fading. In this study, we investigate the outage probability improvements due to the employments of various combinations of adaptive modulation, adaptive coding, and diversity techniques in a broadband wireless access system. The results indicate that using adaptive modulation, coding, and maximal ratio combining (MRC) yields significant enhancements in outage probability of the system.