检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：秦晔中国科学院大学

学位级别：博士

随着海洋资源开发、环境监测、辅助导航、灾害预报和安全防卫等方面需求的日益增加，水下传感网络正逐步成为各国大力发展的重点。水下传感网络中移动平台的数据获取与传输离不开水声通信技术。水声通信的最大障碍在于水声信道。浅海水... 详细信息

随着海洋资源开发、环境监测、辅助导航、灾害预报和安全防卫等方面需求的日益增加，水下传感网络正逐步成为各国大力发展的重点。水下传感网络中移动平台的数据获取与传输离不开水声通信技术。水声通信的最大障碍在于水声信道。浅海水声通信信道被认为是当今最具挑战性的无线信道之一。本文针对浅海水声移动通信应用中所面临的复杂信道条件，对浅海水下移动通信信道的建模、仿真和估计方法进行研究。\n 从浅海水声环境和信道特性切入，根据信道特点建立时变水声信道模型，并在此基础上设计了水下移动信道的仿真实现方法。首先设计了一种基于恒定路径多普勒的水下移动信道的准静态仿真方法。该方法快速、高效，适用于信道距离依赖性弱、平台速度较慢、信道变化相对稳定的情况。其中，对数字信号的时间尺度变换的实现方法进行了重点探讨，从精度、运算效率和内存消耗等角度考虑，给出了最佳的方案。接着，设计了一种基于多次声线追踪的水下移动信道的动态仿真方法。该仿真方法在确保精度的前提下，通过二维插值提高了仿真的运行效率。该方法适用于信道界面起伏较大、平台移动速度较快、信道变化不稳定的情况。\n 随后，针对时延-多普勒双扩展水声通信信道，结合信道稀疏性，引入压缩感知技术，提出了一种基于网格优化的稀疏双扩展信道估计和跟踪方法。将分步估计策略和迭代一维二分网格优化手段结合起来，简化了双扩展信道的路径时延、多普勒和幅度参数的估计过程，降低了算法复杂度。数值仿真验证了所提出方法的有效性。仿真结果表明，所提出的方法可以得到比已有的分步正交匹配追踪估计方法稍好的性能，同时，计算量大为减少。\n 最后，针对单载波频域均衡水声通信应用，提出了可分近似稀疏信道估计方法。该方法充分利用水声通信信道固有的时域稀疏特性，可有效抑制噪声对信道估计的干扰;通过可分近似迭代，将复杂的矩阵运算简化为各向量元素自身的标量运算，降低了算法的复杂度;再通过稀疏化和去偏处理，进一步提升了算法的估计精度。通过仿真和海试数据分析了所提出方法的性能。同传统方法相比，可分近似稀疏信道估计方法在精度和运算效率方面均有一定优势。此外，针对大多普勒扩展条件下常规相位校正方法对符号旋转相位跟踪能力不足的问题，提出了基于多项式拟合的符号相位校正方法。仿真结果表明，该校正方法能够显著提升符号旋转相位估计的精度，有助于降低误码率，提高通信系统可靠性。

关键词：水声移动通信信道估计压缩感知网格优化

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跳频多载波水声移动通信方法研究

跳频多载波水声移动通信方法研究

引用

作者：张奕中中国舰船研究院

学位级别：硕士

浅海水声信道以其固有的时-空-频变特性以及强多途干扰、环境噪声大、传输带宽受限等特性使其成为及其复杂的无线信道,同时由于水下平台的运动速度与水中声波的传播速度的差值较小,使得多普勒效应更为明显,进行信息传输更为困难。上述... 详细信息

浅海水声信道以其固有的时-空-频变特性以及强多途干扰、环境噪声大、传输带宽受限等特性使其成为及其复杂的无线信道,同时由于水下平台的运动速度与水中声波的传播速度的差值较小,使得多普勒效应更为明显,进行信息传输更为困难。上述因素给水下移动声通信的有效性、普适性及可靠性等方面都带来了巨大挑战。基于跳频多载波差分相移键控（Multi-Carrier Frequency-Hopping/Differential Phase Shift Keying,MC-FH/DPSK）的水声通信系统,既体现出扩频通信处理增益高、抗多途与多址干扰能力强等特点,又有效融合了多载波通信,提高系统的频谱利用率以及信道容量,适合于实现码间串扰严重的水声移动通信。本文重点研究了基于MC-FH/DPSK的移动水声通信关键技术,主要包括水声信道建模、MC-FH/DPSK系统原理及仿真研究、纠错编码技术的理论与仿真研究,设计并完成了移动水声通信湖上试验并对试验结果进行详细分析。本文的主要研究工作如下:1.对水声信道的传播损失、海洋环境噪声、多途传播、多普勒效应等物理特性进行理论研究,为水声信道建模奠定理论基础。通过与无线信道的对比研究,突出了水声信道复杂多变的恶劣信道环境。建立了时变多途信道模型,为后续水声通信系统的性能评估提供了基础。2.针对MC-FH/DPSK水声通信系统,研究了其抗多途与抗多普勒性能,在实测信道下仿真研究了该系统的误码率性能。研究结果表明:与FH/4FSK（Frequency-Shift Keying,FSK）系统相比,该系统抗多途干扰能力基本不变,但信息传输速率提高了1倍。通信数据帧长为840bit、码元宽度4ms时,MC-FH/DPSK多载波跳频通信系统可容忍的多普勒速度可达0.5m/s,当节点相对运动速度超过该速度时,则需要相应的多普勒估计与补偿措施。在实测信道下,该系统的误码率只能达到10-2～10-3量级,要获得10-5量级或更低的误码率性能,依然需采用合适的纠错编码技术。3.针对MC-FH/DPSK水声通信系统原始误码率较高的问题,将两种近香农限的码Turbo码和LDPC（Low Density Parity Check）码应用到该水声通信系统中。针对LDPC码随机构造法复杂的问题,利用结构化的准循环（Quasi-Cyclic）方式构造出QC-LDPC码。针对QC-LDPC码随机性不好导致译码性能受限的问题,对其H矩阵进行去除四、六环改进。仿真结果表明:在本文实测信道下,码长为420bit,编码效率bR为1/2,符号持续时间Tsym为8ms的情况下,QC-LDPC码与LDPC码相比,有3d B的信噪比增益;码长为840bit,bR为1/2,Tsym为8ms的情况下,在比特信噪比bE/N 0≥22d B时,采用SOVA译码的Turbo码可将系统误码率降至10-5以下;而采用BP译码的QC-LDPC码,在bE/N0≥20d B即可获得10-5量级以下的误码率性能。4.在理论分析及性能仿真研究的基础上,设计并实现了水下跳频多载波移动水声通信湖上试验,并对不同多普勒速度和不同距离信道条件下的试验数据进行了详细处理与分析。试验结果表明:（1）本文所提出QC-LDPC+MC-FH/DPSK译码算法是有效的;（2）在水声多途衰落信道中,满足一定信噪比条件后,MC-FH/DPSK通信系统的原始误码率性能一般在10-2～10-3量级;（3）通过纠错编码技术可以有效降低系统的误码率,如试验所采用的QC-LDPC码,在有限帧的湖上试验中,可以实现3000m距离上模拟多普勒速度为30kn、通信速率为242bps的零误码水声通信。

关键词：水声移动通信跳频多载波通信 LDPC码 Turbo码湖试

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两级放大反馈自动增益控制电路设计

引用

仪表技术与传感器 2016年第8期 97-99,104页

作者：吴剑明张小康黄身钦许肖梅厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005

设计了一种适用于移动水声通信接收系统的两级放大反馈自动增益控制电路。该电路采用初级放大—滤波—次级放大的信号调理机制,反馈回路同时对两级放大电路进行增益控制,使输出信号稳定在期望值附近,能有效解决移动水声通信中由于收发... 详细信息

设计了一种适用于移动水声通信接收系统的两级放大反馈自动增益控制电路。该电路采用初级放大—滤波—次级放大的信号调理机制,反馈回路同时对两级放大电路进行增益控制,使输出信号稳定在期望值附近,能有效解决移动水声通信中由于收发端相对距离变化、声传播衰减、信道频率选择性衰落、收发端电路频率响应不均匀等因素引起的接收信号时域和频域起伏变化大的问题。海上试验表明:该电路具有良好的幅度均衡性能,能显著提高水声通信质量。

关键词：水声移动通信自动增益控制两级放大反馈

来源：评论

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