水下激光对潜通信系统及其实验设计

介绍水下激光通信的基本原理和在水下通信方面存在的明显优势，根据无线激光通信技术原理，设计了一种潜对潜的通信实验方案．     

水声混沌跳频通信技术研究

准确地遥控水下探测器的工作状态要求水声通信具有非常高的可靠性与保密性,因此水声通信的数据传输变得尤为重要。研究了低信噪比下的水声跳频通信技术,分析了混沌跳频图案的实现和水声跳频信号的低信噪比检测问题,介绍了编解码中的同步技术,并提出一种纠错码—扩展Hamming码在水声跳频通信中编码检错及纠错译码的实现方法。同时对该方法的性能进行了外场水库实验,验证了它在低信噪比水声通信中的可行性。     

基于差分正交频分复用的水下语音通信应用研究

将差分正交频分复用( OFDM) 水声通信技术与混合激励线性预测语音编码技术相结合,设计并实现差分OFDM 水下语音通信系统,使其能够有效地对抗多途干扰,并具有低峰均比、高传输速率等优点,从而能够满足水下语音通信的速率要求。使用不同编码效率的信道编码,对系统的抗干扰能力进行了仿真,得到对应的信噪比和误码率的关系曲线,指出了编码效率的损失可提高系统的鲁棒性。对不同码率卷积码下的差分OFDM 水下语音通信进行了湖试研究,并在1/3 码率卷积码下比对采用块状导频的OFDM 水下语音通信,给出了相应的合成语言效果,验证了系统的有效性和优越性;在不同通信距离上验证了系统的鲁棒性。     

一种有效抗多途的水下跳频通信系统研究

重点研究了跳频技术的原理、水下声遥控通信中使用跳频方案（FH／MFSK）的可能性和水下信道环境对跳频性能的影响；给出了基于跳频序列控制滤波器组和周期图进行跳频解码的方法，并进行了统计性能仿真，结果表明：这种FH／MFSK的水下通信系统可更有效地克服水下多径和部分频带干扰的影响，在恶劣的水下环境仍可得较高的数据率。     

分布式水下导航、定位、通信一体化系统设计

设计了一套集导航、定位、无线电通信和水声遥控通信功能于一体的大型联合系统。利用试验船上的船载测距仪、海面的无线电遥控浮标、海底应答器阵、无线电基站和显控计算机组成的空间立体网络实现了对水下目标的导航、定位功能,具有三维测量能力;通过无线电通信和水声遥控通信相结合的方法,实现了对海底应答器的远程控制和管理,增大了系统的工作范围;提出一种实用有效的海底应答器阵位测量方法。文中主要介绍了系统的总体设计方案、导航定位原理、水声信号处理方法和试验结果。海上试验结果证明了系统的可行性和可靠性。     

联合载频和符号同步多普勒补偿方法

多普勒不仅造成宽带水声通信信号的载波频率偏移,而且引起码元符号的展宽或压缩。针对这一问题,提出一种适用于M元宽带扩频移动水声通信的多普勒补偿方法──联合载频和符号同步方法。该方法首先利用估计的载频对接收信号进行解调、低通滤波;其次,进行相关检测、估计与译码;最后根据相关峰位置对后续码元进行同步修正。仿真表明:该方法能够有效抑制由码元展宽或压缩而引起的同步误差累积效应,可用于水下航行器30 kn以内高速运动时的移动水声通信。     

水下可见光通信技术发展与应用

介绍了近年来水下可见光通信(visible light communication,VLC)技术的发展与现状,给出了完整的水下VLC通信系统模型,对系统采用的偏振调制方式、海水信道对通信可见光的吸收、散射衰减做了分析。并针对海洋环境监测和军事需求,构建了一种水下VLC实验系统以及可应用于舰船通信的水下VLC网络架构。     

自适应神经模糊在通信装备效能评估中应用

介绍了神经模糊的理论,用自适应神经模糊的评估方法设计了通信装备效能评估模型,对通信装备效能进行全景式科学预测。实验结果表明,自适应神经模糊方法能有效地对通信装备效能进行全面优化评估,为通信装备在复杂环境下的效能评估提供借鉴数据。     

长波通信在无人水下航行器上的应用

针对目前无人水下航行器(UUV)通信时容易暴露自身目标的问题,提出了采用长波通信技术作为UUV的辅助通信手段。分析了将长波通信技术应用于UUV时的通信方式,研究了适合安装在UUV上的长波接收天线。     

基于多进制频移键控的水下远程遥控通信方法

在现阶段,可靠的水下远程遥控通信对国防建设、海洋开发有着重要的意义.基于低功耗的DSP平台提出了一种MFSK调制的BCH(15,5)纠错编码信号的远程通信方案,首次将拷贝相关与谱估计联合实现准确同步.对水声信道特性和系统误码率进行了分析,海上试验结果表明:此水下远程遥控方案检测概率达到了100%.     

基于马尔科夫链的水下移动网络可靠性研究

水下移动通信网络随着水下通信和传感器技术的发展,其应用越来越广泛,其可靠性研究是信息传输效率和质量的重要保证。本文比较了传统通信可靠性研究方法,提出了一种计算水下移动节点网络可靠性的方法——基于马尔可夫模型的水下移动通信可靠性计算方法。该方法把网络状态进行简化归类,利用马尔可夫理论建模,计算求出网络稳定状态的概率,通过与通信网络某一指标的可靠性概率矩阵相乘,求出量化的可靠性。经过验证,该方法大大降低了建模的复杂程度,可以求出移动节点网络的可靠性,简化了运算。     

一种水声扩频通信系统模型的仿真与分析

针对影响水声通信系统高速和高可靠性能的主要障碍问题,提出了一种改进的RAKE接收技术方案。通过研究水声信道衰落特性和水声相干多途信道模型,建立水声扩频通信系统模型,详细分析编码技术对系统性能的影响,并给出Rake接收机在不同合并方式下的仿真分析及数据。仿真结果表明,该方案能较好地解决水声数据传输中的多径干扰,是有效、可行的。     

An Adaptive Multiuser Chip-Rate Equalizer for CDMA Underwater Communication System

Direct-sequence code-division multiple access （CDMA） is considered for multiuser communication network in underwater acoustic channel, where extended multipath and rapid time-variability are encountered. To track and compensate the channel distortion, a decentralized hypothesis-feedback equalization （HFE） algorithm based on chip-rate update has been used[1]. But due to multiple access interference （MAI）, its performance suffers degradation. For this reason, successive interference cancellation hypothesis-feedback equalization （SIC-HFE） algorithm is proposed, which combines the capabilities of FIFE to track the time-varying channel and SIC implemented by cross-over feedback filters to cancel out the MAI effects between users. Simulation and experiment results show that the proposed algorithm can significantly improve the performance of asynchronous multiuser CDMA underwater communication system.     

单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下,进一步提高水声通信质量,在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上,基于矢量水听器和高阶差分调制技术,提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值,利用信道仿真软件建模实际水声信道,仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益,单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善,验证了该系统的可行性和优越性。     

用于水声通信的宽带波束形成结构

提出一种用于水声通信中的基于复数系数有限冲激响应(FIR)滤波器的宽带恒定束宽波束形成结构.其中,各阵元接收信号首先通过时间延迟线补偿整数倍采样间隔时延,接着通过频带搬移得到接收信号的复包络,最后采用复数系数FIR滤波器实现对不同频率信号复包络的加权,复数系数FIR滤波器的系数由最优化方法设计得到.仿真结果表明:采用基...     

基于分数阶Fourier变换的远程水声通信技术研究

针对水声通信中所采用的窄带信号传输距离近和抗干扰能力不足的问题,提出一种采用线性调频( LFM)作为载波信号,采用分数阶Fourier变换作为解码方式的水声通信方案.该方案采用在时域进行LFM信号的码元分割,在分数阶变换域借用脉冲位置调制(PPM)进行解码的方法进行通信,并通过Rake接收机进行路径分集接收抑制水声信道...     

载波频率不一致且频谱严重交叠干扰下的盲自适应多用户检测试验研究

运动水声多用户通信时,干扰用户的载波频率很可能和期望用户的载波频率不再一致。针对运动水声多用户通信载波频率不一致时的多址干扰（MAI）问题,提出了适用于载波频率不一致下的盲自适应多用户检测（BAMUD）算法。利用虚拟用户技术,将期望用户的多途干扰（码间干扰）虚拟成MAI,即将水声多用户通信系统中的信道均衡环节和MAI抑制环节整合成一个环节,简化通信系统结构;利用卡尔曼滤波（KF）BAMUD（KF-BAMUD）算法的MAI抑制特性,即利用了KF在最小均方误差准则下的最优估计特性,抑制载波频率不一致下的虚拟MAI,有效估计出期望用户的传输数据,实现多用户通信。在渤海和渤海结冰期进行了载波频率不一致下的多用户通信试验,良好试验效果验证了所提算法的有效性。     

循环后缀在水声时反正交频分复用系统中的应用研究

受声速梯度分布、收发节点相对位置等因素影响,水声信道中存在能量最强的多途信号不是最先到达接收端的情况,此情况下对于正交频分复用（OFDM）通信若单一添加循环前缀作保护间隔,在以接收功率最强信号作定时同步时基时,当前符号内信息会受到下一符号信息的污染,进行快速傅里叶变换（FFT）的数据除了本符号数据外还包括了下一符号的循环前缀数据,从而破坏了子载波间正交性,也引入了符号间干扰,导致通信性能下降。为此提出在原有的OFDM数据结构中添加循环后缀,以保证FFT操作的数据为当前符号内信息,即使定时不精确产生k个采样点的偏差,也只是相位偏转2πnk/N,差分编解码技术即可完成相位补偿和校正,保护了子载波间的正交性;同时提出将循环后缀与时间反转镜技术相结合应用于水声OFDM通信系统中,抑制时反信道主峰两侧旁瓣引起的等效多途影响,使得时间反转镜技术适用于OFDM系统,提高系统性能。理论分析和仿真研究验证了循环后缀应用于水声OFDM通信系统的可行性和有效性。