强多径干扰下的水声通信均衡算法研究

水声信道的典型特点为强多径干扰、多普勒频移严重。锁相环-判决反馈均衡器(Phase-Lock Loop-Decision Feedback Equalization,PLL-DFE)是水声相干通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的主要技术手段。对抗多径干扰的判决反馈均衡自适应算法进行了改进,在快速自优化LMS算法的基础上进行了优化,提出了记忆快速自优化均衡(Memory Fast-Optimized LMS,MFOLMS)算法。该算法提高了均衡器的跟踪性能。在二阶锁相环和判决反馈均衡器的联合作用下,按照最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)准则自动调节相应的参数,使均衡器达到最佳的性能。仿真和湖试数据处理结果均表明,该文提出的算法可以抵消多径的影响,提高通信系统的接收性能。     

基于卡尔曼滤波的STFT域回声抵消算法

提出了一种低复杂度的短时傅里叶变换域卡尔曼滤波算法来解决声学回声抵消问题。首先在短时傅里叶变换域建立了基于频域卷积传递函数的观测方程,并利用一阶马尔科夫模型对频域回声路径进行建模,给出了精确的卡尔曼滤波方程,并讨论了过程噪声和观测噪声的估计问题。为降低算法计算复杂度,提出了低复杂度卡尔曼滤波算法。另外,在更新滤波器时加入远端信号邻近频点的信息来进一步提高回声抵消性能。实验结果表明,所提算法对近端干扰不敏感,不需要额外的双端对讲检测算法,且比传统的频域自适应滤波算法具有更快的收敛速度。     

双端对讲检测算法的研究与实现

1.引言 双端对讲情况下的回声抵消是自适应同声抵消技术的一个难题.在双端对讲情况下的远端语音信号s(n)作为自适应算法的干扰,易导致自适应算法发散.通常,自适应回声抵消系统是在双端对讲检测的基础上,根据双端对讲状态来控制滤波器系数的调整方式.其主要策略是一旦出现双端对讲状态就放慢或暂停滤波器系数的调整.因此,双端对讲检测是传统自适应回声抵消系统的一个重要组成部分.     

水声DS-CDMA通信中多相位假设码片速率自适应判决反馈均衡算法研究

研究了直接序列扩频码分复用(DS-CDMA)通信中基于多相位假设的码片速率自适应判决反馈均衡算法.水声信道的衰落和多普勒频移会严重影响扩频信号的相关特性,需要在做解扩频之前进行多普勒频移补偿和信道自适应均衡.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DS-CDMA通信中,提出一种基于多相位假设的码片速率自适应判决反馈均衡算法,并用实际的千岛湖实验数据和仿真数据对算法性能进行了分析.结果表明算法以增加计算复杂性为代价显著提高了DS-CDMA通信性能,在复杂快变的多途和多普勒频移条件下可以保证低的误符号率,在低信噪比条件下能够稳定工作,总体性能良好.     

码率兼容QC-LDPC码在水声通信中的应用

针对水声信道复杂多变、强多途和大起伏干扰等特点,提出采用码率兼容QC-LDPC码的自适应信道编码技术,以提高水声数据传输的可靠性和水声信道的信道吞吐率。建立了码率兼容QC-LDPC码在水声信道中的仿真模型,构造码率为1/2、2/3…5/6等一系列QC-LDPC码,在三种典型的水声信道中对其性能进行仿真。结果表明所设计的码率兼容QC-LDPC码在三种不同信道下可行有效,能较大地提高水声通信系统的性能。由于信道时延越长、信噪比越低,满足通信指标的码率就越低;并给出码率兼容QC-LDPC码在浅海水声信道中不同信噪比下满足通信性能指标的编码码率的查找表。码率兼容QC-LDPC码提高了水声通信的信道利用率,具有灵活的编译码性能,在水声自适应通信中具有很好的应用前景。     

一种用于水声相干通信的快速自适应自最佳均衡器

多通道判决反馈均衡器(MC-DFE)是水声相干通信克服信道多径效应、消除码间干扰(ISI)的主要手段。本文提出了一种用于水声相干通信系统的分集合并自最佳自适应多通道判决反馈均衡器。该算法将快速自优化LMS分集合并(FOLMSDC)算法、快速自优化LMS(FOLMS)算法和快速自优化LMS相位补偿(FOLMSPC)算法有机地结合在一起。该算法一方面可以进一步减少运算复杂度,另一方面,由于算法中的步长因子和相位跟踪因子可以自适应地更新,因此算法可以更好地跟踪水声信道的变化,进一步提高通信系统的接收性能。仿真结果表明,本文提出的算法的性能优于现有算法。     

一种新颖的水声相干通信接收算法

为了克服水声信道的多径衰落,消除码间干扰,获得可靠的数据传输,提出了一种新颖的水声相干通信接收算法。该新型算法有两个优点:一是将自适应判决反馈均衡器和迭代译码技术相结合,二是译码采用Turbo译码原理,整个译码系统可以看作是串联迭代译码器,只是其中的内部译码器被编码比特对数似然率(LLR)计算器所取代,有效地降低了运算复杂度。同时,自适应判决反馈均衡器采用了变步长因子算法,改善了均衡器的收敛速度。仿真实验验证了该组合接收算法的性能     

基于最大相关熵准则的水下生物脉冲噪声消除方法

近海生物噪声表现为脉冲噪声,这一类噪声显著降低了水声通信系统的性能。结合水声信道的稀疏特性,提出一种基于最大相关熵准则的级联滤波器算法,该算法实现了脉冲噪声的消除及稀疏信道估计。第一级自适应滤波器完成对噪声的消除工作,第二级滤波器对去噪后的信号进行稀疏信道估计。该方法的优势在于无需知道信号和噪声的相关信息。仿真结果表明,提出的方法比单一的滤波器结构和传统信道估计算法性能更加优越。     

提高混凝土空心小砌块的墙体隔声性能

用双传声器传递函数法测量材料的声学性能,由于传声器安装在筒壁上,其接收面与管内波的传递方向垂直,声压沿接收面分布不均匀,由此引出了两个问题需予以解决:①取传声器接收面上的哪一点作为测点位置;②传声器直径对测量的影响,尤其是在高频。针对这一问题,本文通过考虑声压沿传声器接收面的分布情况。导出了测量声压谱与传声器接收面中点处声压谱的关系。根据这一关系,对前面提及的两个问题,予以解答。(1)可以取接收面表面中点作为测点位置;(2)在以(1)的结论为前提条件下,直径对两传声器之间的传递函数测量无影响,但对声压的自谱测量有影响…     

基于深度神经网络的水声FBMC通信信号检测方法

针对传统水声滤波器组多载波（Filter Bank Multi-Carrier,FBMC）通信接收端需经过信道估计和均衡才可恢复出发送符号,系统复杂度高且信道估计精度不佳等问题。文章将深度神经网络融入到水声多载波通信当中,提出一种基于深度神经网络的水声FBMC信号检测方法。在训练阶段通过大量的数据迭代、调试超参数和优化算法来改善深度神经网络参数,使其具有预期的估计效果。利用训练完成的深度神经网络模型取代传统FBMC通信系统接收端的信道估计、均衡等模块,自适应地学习水声信道状态信息,同时避免了固有的虚部干扰影响。在测试阶段直接将频域序列作为网络的输入来预测发送的二进制序列,仿真结果表明所提出的基于深度神经网络的FBMC信号检测方法相比传统信道估计算法有更好的误码率性能。     

一种浅海水声信道分数间隔自适应均衡算法研究

水声信道是最为复杂的数据通信环境之一,而具有重要军用和商用价值的浅海水声信道,其多径与频散效应更为严重。在浅海水声数字通信中,普遍存在着码间干扰和码内干扰效应,严重影响了水下通信的速度和质量。在判决反馈结构的基础上,采用分数的方法,提出了一种适用于浅海水声信道的自适应均衡算法,并通过计算机仿真实验与整数方法进行了性能对比。传输信号采用正交相移键控调制方式,以有效利用有限通信带宽。仿真结果表明,该算法获得了较快的收敛速度和较小的稳态误差,提高了水声通信的有效性及可靠性,因而具有良好的工程应用价值。     

水下航行器远程水声通讯技术研究

在传统的MFSK、MPSK通信技术基础上,提出了基于MFSK-MPSK交互调制的远程水声通信新方法,建立了远程水声通信的信道模型,研究了MFSK-MPSK交互调制解调的原理,采用基于RLS算法的自适应信道均衡技术对80km不同SNR下的误比特率进行了仿真实验,并与2FSK下的80km海上通信试验结果进行对比分析,取得了远程水声通信有参考价值的结论.     

双声源法测量有源多层板声学性能的实验研究

采用双声源法对有源多层板声学结构的声学性能进行了测量,以压电陶瓷片作用在被激励板上使之振动产生次级声源,验证了以往研究中的一系列理论。实验研究结果表明:多孔材料可以实现多层板有源声学结构在高频范围的吸声;以最小声压为目标函数,利用FxLMS算法获得最优次级声源强度进行有源控制,可以提高结构在共振频率上的隔声量;为保证隔声量测量误差不超过5 dB,必须选择测量幅度误差小于±0.5 dB的传声器,且传声器间距必须满足一定的数学条件;传声器精度一定时,传声器间距为测试频率1/4波长的整数倍,隔声量测量误差达到最小值。     

有约束的Hartley域自适应算法的应用研究

通过对有约束的Harley域自适应算法,频域自适应算法及时域自适应降噪系统的计算机仿真研究,认为在自适应通信降噪中采用基于Hartley变换的自适应算法在域自适应算法及时域自适应算法性能更优,降噪效果更好,并在高速信号处理器TMS320C30上开发实现了该算法,实验结果表明,该Hartley域适应算法应用于通信降噪系统,方法实际可行。     

一种用于多载波水声通信系统的频域均衡算法

自适应均衡器是水声通信克服信道多径衰退、消除码间干扰(ISI)的主要手段。为了在不减少数据传输速率的情况下,有效提高系统的抗多径能力,提出了一种用于水声多载波通信系统的多通道频域自适应均衡算法。利用频域LMS算法,按照最小化频域均方误差的准则调节均衡器,从而获得最优的频域权系数。该算法一方面解决了在频域求得估计误差的问题,另一方面,和采用信道编码的方式相比,在不降低数据传输速率的情况下,有效提高了系统的性能,通过仿真试验和湖试对其性能进行了验证。     

水声信道常数模盲均衡算法

本文研究了分数间距和波特间距常数模盲均衡器在水声信道均衡中的性能。并与传统的自适应LMS算法进行了比较。仿真表明,常数模盲均衡算法与LMS算法性能很接近,具有很强的工程应用价值。     

基于LMS的自适应干扰抵消算法的matlab实现

介绍了自适应干扰抵消算法和LMS算法。并利用matlab实现了时域LMS和频域块LMS自适应干扰抵消算法,对两种算法进行了理论分析。     

水声通信系统性能评估方法研究

水声通信系统性能主要受水声信道和通信体制影响,通常采取海洋水声试验的手段进行性能测试,但这需要进行多次不同信道条件下的试验才能得出正确的评估结论,难度较大且成本较高。因此,建立准确的水声通信系统性能评估模型和评估方法,对于通信系统设计及性能预测显得尤为重要。从水声信道模型开始分析,结合水声通信特点,讨论了典型水声通信接收机结构,提出了一种通用水声通信系统性能评估模型和方法,并针对采用QPSK调制的通信系统性能进行了评估,结果与海试数据较为接近。     

浅海水声信道中QC-LDPC码性能研究

针对大起伏、强多途、窄带宽的浅海水声信道需采用码长短、性能好、易于实时处理的信道纠错码技术才能提高水声通信系统可靠性的问题,提出了准循环低密度奇偶校验( QC-LDPC)码作为浅海水声信道的信道纠错编码方案.建立了QC-LDPC码在水声信道中的仿真模型,采用BP译码算法,在典型3径浅海水声信道中就码率、围长等参数对误码...     

无约束频域自适应滤波算法最优步长控制

频域自适应算法由于具有较低的计算复杂度和较快的收敛速度而被广泛应用。但是固定步长的频域自适应算法必须在收敛速度、稳态失调、跟踪速度和对噪声干扰的稳健性之间权衡。文章研究了无约束频域自适应滤波算法的最优步长控制问题。通过分析频域自适应算法的收敛特性,给出了最优步长的表达式,推导出了频域失调因子的递归变化关系并用来估计频域失调因子。在系统辨识和回声抵消应用中的计算机仿真结果表明,所提变步长算法能同时得到较快的收敛速度和较低的稳态失调,同时该算法对回声抵消应用中的双端对讲不敏感,因而不需要明确的双端对讲检测。