OFDM水声通信多普勒频移采样率转换算法

对于OFDM水声通信系统,传统的基于数据辅助多普勒频移因子估计算法会降低系统的信息传输速率,对接收信号进行采样率转换通常采用重采样的方法,计算量较大。针对上述问题,提出基于过采样技术的多普勒频移因子估计算法及采样率转换算法,通过采用对系统发射信号与接收信号采样点数进行比较的方法,得到多普勒频移因子的估值。在此基础上,利用上述过采样数据和线性插值算法对接收信号进行采样率的转换。理论分析和仿真结果表明,改进算法在保证系统性能的同时,可以大幅减小接收机的计算量,适用于高速实时水声通信系统。     

水声通信中的时变多普勒补偿算法研究与仿真

在水声通信中,发射机与接收机之问的相对运动产生的多普勒效应,由于其时变性常常导致补偿时的采样内插发牛错误,造成自适应均衡器的发散,使整个系统的性能严重下降.提出了一种时变多普勒补偿算法,箅法采用一种内嵌二阶锁相环的判决反馈均衡器来估计跟踪时变多普勒变化并及时更新内插采样率,而不需要单独的估计环节.并基于上述方法设计了一种时变内插滤波器来完成多普勒的补偿.基于湖试数据的仿真结果表明该系统在通信距离达到15km,相对速度从0到6m/s变化,加速度为Jm/s2时能很好的工作,并且数据率能达到4kbit/s,特别适合于水声相位相干通信的实时处理.     

一种减小多普勒频移的通信系统仿真

正交频分复用作为一种高效的数据传输方式,它能够提供较高的频谱效率,但相对运动的物体会使信号的收发产生多普勒频移,多普勒频移会影响OFDM子载波之间的正交性,这将严重影响系统的性能。然而在移动速度不变的情况下,高空环境下的多普勒频移变化要小于地面,通过仿真证明高空下多普勒频移对系统误比特率的影响比地面系统降低50%-60%,并使用ACK函数算法证明当多普勒频移大于200Hz时,系统性能显著提升。     

水声通信网络信道仿真研究

根据海洋环境下水声信道的特性,提出一个面向水声通信网络信道的仿真框架,其中包括传播延迟、接收功率、背景噪声、干扰噪声、信噪比与误码率等若干模型,并以一个典型的水声网络仿真场景为例,给出了部分仿真试验结果.     

一种多径衰落水声MIMO信道自适应均衡仿真研究

水声通信信道带宽十分有限,为了提高信道容量和传输速率,将MIMO技术应用于水声通信.针对多径衰落引起的码间干扰(ISI)和多个发射信号间的信道间干扰(CCI),采用多组判决反馈均衡器结构,能够同时消除ISI和CCI的影响,分别提取各个发射机上的不同数据.给出了MIMO均衡器的结构、最小均方误差解和LMS均衡算法.通过计算机仿真,证明了该方法的有效性,并将单发单收(SISO)均衡与两发两收情况下的MIMO均衡进行了性能对比.结果显示,尽管MIMO均衡的误码率略高,但却可以获得两倍于SISO系统的数据传输速率,有很好的应用前景.     

自适应多普勒补偿与变异选择的蝙蝠算法

为克服蝙蝠算法在高维优化问题上求解精度低和早熟收敛的缺点,提出一种改进的蝙蝠算法。首先根据蝙蝠相对猎物距离的远近程度,对频率引入自适应多普勒补偿策略,并结合速度偏移机制修正飞行方向,产生靠近最优个体的新位置;其次对最优个体构造自适应变异选择策略,先利用柯西变异产生的较大步长摆脱局部极值的束缚,后利用高斯变异产生的较小步长精细搜寻最优区域;最后通过调整响度和脉冲发射率,平衡算法的全局探索和局部开发能力。从理论上分析了算法的收敛性和运算复杂性,对12个标准函数在不同维度下进行仿真实验,并与近年来其他蝙蝠算法进行比较,结果表明改进的算法在求解高维优化问题上具有较优的收敛速度和精度。     

一种水声通信中的自适应ARQ方案

在水声通信系统中,由于水声信道的半双工、时变和长传播时延等特性,导致用于水声通信中的停等自动重传请求(SW ARQ)方案的吞吐性能显著下降。本文首先利用扩频通信技术,将单个信道分成两个子信道：一个用于前向信道(从发送方到接收方),另一个用于反向信道(从接收方到发送方),充分地利用水声信道。在此基础上,结合选择自动重传请求(SRARQ)方案与返回-n自动重传请求(GBNARQ)方案的混合式自动重传请求(SR GBNARQ)方案的优良性能,提出了一种随水声信道的时变特性改变分组长度的自适应ARQ方案。仿真结果表明：该方案能有效地提高水声通信系统的吞吐性能。     

基于改进卡尔曼滤波的水声通信盲自适应多用户检测算法

针对水声通信网络中遇到的多用户检测中目标用户的多址干扰等检测问题,提出了基于改进Kalman算法的盲自适应多用户检测算法,解决了多用户检测中的多址干扰对水声通信信道用户变动时的干扰抑制问题;仿真分析分别针对同步多用户、异步多用户通信过程,对比了传统Kalman算法及改进的Kalman算法的性能差异,通过仿真对比表明,改进后的Kalman检算法不需要训练序列即可以实现同步和异步通信状态下的多水声目标用户的盲自适应检测,改进后的算法目标检测的信干比比传统算法最大可提高6 dB;新算法对于水下多用户检测、区分,准确、稳定的实现基于CDMA协议的快速水声通信具有重要意义。     

基于差分相移键控的水声数据传输技术研究

该文研究了四进制差分相移键控水声通信系统,给出了系统调制和解调的工作原理。该系统采用正交调制法生成DPSK信号,解调运用了互谱解调和差分正交解调两种方法。在无多径干扰及一定多径干扰的典型水下声信道条件下,比较了系统性能并给出了仿真结果。结果表明,在所选两组典型水声信道下,当信息以较低速率传输并采用互谱法解调时,即使不使用均衡器处理,在较小的信噪比下仍可实现信息的正确传输。而在以较高数据率传输信息时,在采用基于LMS算法的均衡器的情况下,极大地改善了通信的质量,降低了误码率。在一定的信噪比下仍可实现信息的正确传输。该系统也为构造实际的系统获取了一定的先验知识,并可提高实际系统的研制效率。     

多普勒频率补偿算法在GPS信号捕获中的应用

在GPS卫星高速运动和地面GPS接收机的移动中,由于卫星和接收机之间的径向速度引起了载波多普勒频移、C/A码的多普勒频移和数据码的多普勒频移,多普勒频移会对GPS接收机的信号捕获产生影响,使其准确度下降。针对上述情况,在常用的相干积分结合非相干积分的GPS信号捕获方案中引入一种多普勒频率补偿算法,并对此算法进行相应的仿真。结果表明该设计方案是可行的,引入的补偿算法能够有效消除多普勒频移对GPS信号捕获的影响,能够实现对GPS卫星信号的多普勒和码相的准确捕获。     

基于水声信道探测的相干通信自适应调整技术研究

针对水声信道的特点,研究了相干通信自适应调整技术。通过对信噪比和接收信号与本地信号相关系数的分析,提出了在一定信噪比的条件下以相关系数为参考标准,自适应调整多种相干通信调制方式,从而达到在满足较低的误比特率前提下提高传输比特速率的目的。给出了相关系数控制参数k,通过k来调节相关系数控制区域,分别在降低误比特率、提高传输速率、降低调制模式转换速率三方面提高自适应相干通信系统的性能。     

水声通信调制识别方法研究

随着陆海空一体化6G通信网络的不断发展,水声调制信号识别技术在民用和军用领域中均具有十分重要的意义与价值,以保障通信系统的信息安全。本文首先从现有的识别方法入手,对经典的水声通信调制识别方法进行了系统梳理;其次,设计了一种迁移学习策略的水声通信调制识别方法,并通过水声信道建模生成了4种典型水声通信信号的数据集（包括BPSK、QPSK、2FSK和4FSK）,采用小波方法获取信号时频特征,基于迁移学习理论设计AlexNet网络,以实现水声通信信号的调制方式识别。仿真实验结果表明,所提出方法在低信噪比下的识别率均能保持在85%以上,具有较好的识别性能。     

水声信道的多模型模拟和试验

水声信道是一个时变的多径信道,且在不同的时间由于海面的状况不同而不同。为较好地实现水声通信．必须对各种水声信道进行较好地了解,研究出适合水下通信,尤其是水下实时通信的较为实际的模型,增加水下声通信的可靠性和水声实时通信的可懂率。该文在前期研究的基础上,将多模型方法应用于水下声信道的研究,并得出了相应的实验方法。