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相似文献
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1.
水声正交频分复用异步多用户接入方法   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
马璐  刘凇佐  乔钢  李雪 《声学学报》2017,42(4):436-444
水声信道传播时延大导致水声通信网中上行用户同步困难,因此需要接收端具备异步多用户检测能力。针对水声正交频分复用(OFDM)异步多用户系统提出一种基于滑动迭代的异步多用户接入方法,包括重叠截断、干扰消除、频域过采样、多用户信道估计与解码、以及干扰重构5个处理模块,并通过滑动迭代结构同时消除前向干扰和后向干扰影响。仿真结果表明,所提方法在不同异步到达时延,以及有、无信道估计误差下的误比特率均明显低于逐块解调异步接收算法。水池实验结果表明,滑动迭代异步接收算法在多径扩展18 ms、异步到达时延大于或等于循环前缀1.5倍时实现了两用户异步接入的可靠通信。   相似文献   

2.
多频带水声信道的时频联合稀疏估计   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
多频带水声信道多径结构在相邻数据块和不同子频带存在相关性,从分布式压缩感知的角度可对这种时频联合稀疏特性进行利用。但是,在传统联合稀疏模型下水声信道间存在的不同多径时延部分形成差异支撑集,由此引入的干扰导致估计性能下降,提出利用多路径选择机制进行差异支撑集检测;同时,进一步结合频域子频带信道间、时域相邻数据块信道间存在的相关性进行频带-时间域联合稀疏估计.利用数值仿真及海试实验结果进行了性能验证和比较,表明利用时频联合稀疏估计构造的水声通信接收机改善了匹配性能,可获得较为明显的输出信噪比、误比特率等通信性能提升.从而说明:利用多频带水声信道在时域、频域存在的联合相关性可有效提高信道估计性能。   相似文献   

3.
多基地空时码探测信号设计及时反相关检测技术   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
生雪莉  芦嘉  凌青  徐江  董伟佳 《物理学报》2014,63(5):54303-054303
为实现浅海复杂环境下的多基地声纳多源目标回波分辨,本文设计了一种适用于多入多出垂直阵信道环境下的空时码探测信号,并针对倾斜垂直阵的多途子信道差异问题,提出了信号的时反相关检测技术.空时码探测信号采用伪随机信号调制,具有良好的正交性,能在抗子信道严重衰落的同时,分辨多源目标回波.垂直阵受水流冲击,呈倾斜状态时,其多途子信道不一致性会导致各子信道传递信号无法在接收端聚焦,使阵列增益受损,同时导致时延测量能力下降和信号判决错误率上升,为此本文设计了信道训练信号用以估计多途子信道环境,通过虚拟时间反转镜获得子信道不一致条件下的最佳匹配检测信号,实现对接收信号的时反相关检测.仿真结果表明,本文所设计的探测信号和检测方法,能够克服复杂的信道条件和多途子信道不一致性引起的检测问题,满足多基地声纳探测需求,实现多源目标回波分辨.  相似文献   

4.
基于虚拟时间反转镜的短基线定位研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
李壮  乔钢  王健培  孙宗鑫 《应用声学》2012,31(4):256-261
海洋的多途效应是影响水声定位信号检测性能的主要因素。为了满足信号检测中的某种"最佳"准则,克服海洋水声信道的多途效应,本文基于信道的匹配滤波器-时间反转镜技术,提出虚拟时间反转结合匹配滤波器构造信号处理接收机的方法。通过计算机仿真和实验数据处理表明,经过基于虚拟时间反转处理的匹配滤波(TR-MF)接收机性能优于传统的匹配滤波(MF)接收机,并且将该技术应用在短基线水声定位系统中,提高了时延估计分辨力,改善了定位精度。  相似文献   

5.
李杨  曹自力  王虹入  王中秋 《应用声学》2016,24(6):155-157, 160
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6dB。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。  相似文献   

6.
黄静  王巍  周成阳  黄海宁 《声学学报》2019,44(4):675-686
针对水声信道长传播时延特点导致水声通信网吞吐量低的问题,提出了一种多节点协同并行传输的多址接入协议。该协议由接收端发起预约,在距离认知的基础上对预约节点划分协同传输小区,从而构建多用户节点的多输入多输出集中式网络架构;采用空时码对数据包编码,并合理规划数据包的发送时刻,使同一小区的多个用户节点发送的数据包在设定时间偏差范围内同时到达接收端,而不同小区的数据包以包链形式到达,实现多用户节点的无干扰、高效并行传输。仿真实验结果表明,与已有的其它两种协议相比,设计的协议通过空时复用的方法大幅缩短了平均端到端时延,显著提升了归一化网络吞吐量。   相似文献   

7.
相干水声通信幅相加权空间分集均衡算法   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
水声信道的典型特点为多普勒频移严重、可利用带宽窄以及强多径干扰。空间分集均衡技术是相干水声通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的一种有效手段。为了极大化地输出阵增益,结合无源相位共轭方法和多通道均衡算法,本文设计了组合信噪干比的全新信道评价方法。利用改进的Sigmoid函数对各通道接收信号的幅度进行加权处理;采用二阶锁相环跟踪各通道信号的相位变化,实现各通道信号同相累加。将各通道低通滤波后的信号能量归一化,采用了分数阶-判决反馈分集均衡器,加入各通道权重系数实现了水声通信系统的分集均衡接收。仿真结果和湖试数据处理结果均表明,优化的幅相加权分集均衡接收算法能抵消多径和噪声的干扰,性能优于等增益合并接收算法。湖试数据处理结果误码率降低了1.8%。   相似文献   

8.
基于扩频码的单载波迭代频域均衡水声通信   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
何成兵  黄建国  孟庆微  张群飞  史文涛 《物理学报》2013,62(23):234301-234301
单载波时域均衡在长时延扩展水声信道中计算量大,并对接收机参数的选择较为敏感,可靠性低,而正交频分复用信号峰均功率比高、对频率偏移敏感. 针对这些问题,提出基于扩频码的单载波块传输高速率水声通信方法和基于T/4分数间隔迭代频域均衡的接收机算法. 该接收机利用已知扩频码进行信道估计以及对由多普勒偏移引起的旋转相位进行估计,并通过一种低复杂度迭代频域均衡算法改善系统性能. 开展了湖上实验研究,结果表明在浅水1.8 km距离且复杂多径干扰条件下,利用BPSK/QPSK调制可实现10-2–10-4的误码率并达到1500–3000 bit/s的有效数据率. 关键词: 水声通信 单载波 频域均衡 迭代处理  相似文献   

9.
字典奇异值分解加权压缩感知多径信号参数估计   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
为提高水声信道多径参数估计的分辨率,提出了一种基于字典奇异值分解的加权压缩感知算法。对于有源声呐,根据发射信号构造字典,对字典进行奇异值分解,利用大特征值对应的特征向量构造信号子空间,然后使用信号子空间对接收信号进行滤波。对滤波结果进行加权压缩感知参数估计,得出最终时延估计结果。仿真实验表明,所提方法能够对水声多径参数进行超分辨估计,适用于任何脉冲信号。湖试处理结果显示,混响背景下该方法也有较好的多径参数估计性能,能够降低接收数据的噪声成分,提高对水声信道的多径时延、个数和幅度的估计精度。   相似文献   

10.
梁国龙  杨春  王燕  陈晓忠 《应用声学》2005,24(6):359-363
异步水声定位系统可在目标信号发射时刻未知时对目标跟踪定位,此时发射和接收时钟存在固定时差。对于基于时延测量的长基线异步定位系统,当信号传播时延大于脉冲重复周期时,就会出现距离模糊。本文提出了在异步水声跟踪定位系统中软件抗模糊的思想,探讨了一种利用目标参考位置抗模糊的算法。从异步定位模型出发,得出等价的抗模糊准则,依据准则推导了算法及相应的参考位置取值范围,分析并克服了固定时差对算法的影响。海试结果验证了算法的可行性和有效性。  相似文献   

11.
随机海洋声信道下的噪声场时空相关函数   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
许祯镛 《物理学报》1976,25(3):246-253
本文把传播的随机时变网络模型用于水声信道,建立了噪声辐射场的时空相关函数的一般表示式。讨论了时变、多径、色散水声信道下噪声场时空相关函数的时变、起伏与衰落。  相似文献   

12.
MIMO communication has been recognized as a potential solution for high speed underwater acoustic communication, which unfortunately encounters significant difficulties posed by simultaneous presence of multipath and Co-channel interference (CoI). Sparsity contained in the multipath structure of underwater acoustic channels offers an effective way for improving channel estimation quality and thus enhancing the communication performance in the form of time reversal or channel estimation based equalization. However, for MIMO channels with extensive multipath and CoI, the performance gain achieved by classic sparsity exploitation channel estimation methods such as orthogonal matching pursuit (OMP) is still not enough to yield satisfactory performance. Under quasi-stationary assumption, underwater acoustic channels of adjacent data blocks exhibit correlated multipath structure, namely, multipath arrivals with similar time delay but different magnitude, which has not been exploited. In this paper, a joint sparse recovery approach is proposed to exploit the sparse correlation among adjacent data blocks to improve the performance of channel estimation. Under the framework of distributed compressed sensing (DCS), a joint sparse model which treats the multipath arrivals as sparse solutions with common time support is adopted to derive a joint sparse recovery algorithm for efficient channel estimation, the results of which are used to initialize and periodly update a channel estimation based time reversal receiver. Finally, underwater MIMO communication experimental results obtained in a shallow water channel are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method, compared to the same type of receiver that do not exploit the joint sparse.  相似文献   

13.
Signal processing and communication in acoustic particle velocity channels using vector sensors are of interest in the underwater medium. Due to the presence of multiple propagation paths, a mobile receiver collects the signal with different delays and Doppler shifts. This introduces certain delay and Doppler spreads in particle velocity channels. In this paper, these channel spreads are characterized using the zero-crossing rates of channel responses in frequency and time domain. Useful expressions for delay and Doppler spreads are derived in terms of the key channel parameters mean angle of arrival and angle spread. These results are needed for design and performance prediction of systems that utilize underwater acoustic particle velocity and pressure channels.  相似文献   

14.
尹艳玲  乔钢  刘凇佐 《声学学报》2015,40(3):469-476
针对水声信道多途信号引起的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)水声通信系统符号间干扰的问题,提出了无源时间反转均衡的方法,将发送的探测信号时间反转与OFDM信号做卷积,利用无源时间反转镜的时间聚焦原理减小信道多途带来的符号间干扰,在OFDM符号中不使用导频的情况下实现信道均衡,简化了均衡步骤并提高了OFDM符号频带利用率。分析比较了无源时反均衡方法与最小平方信道均衡在水声多途信道下的误码性能。仿真研究和湖上实验表明,无源时反信道均衡算法可以有效的减小多途信道对OFDM水声通信系统带来的影响。   相似文献   

15.
Along with interferences, multipath propagation and, in particular, its instability in shallow sea is the main obstacle to increasing the digital data transfer rate in underwater acoustic communication systems. Given these conditions, the use of simple waveforms, for which the product of bandwidth by the length of the processing interval is close to unity, makes testing the quality of the communication channel much more difficult and strongly limits the possibilities of devices that compensate for current waveform distortions, such as, for example, equalizers. In multipath channels with random parameters, various complex waveforms with different spectrum spreading techniques had been used for years. Complex waveforms with a large base (time-bandwidth product) offer advantages in efficiently suppressing narrowband interferences and providing asynchronous multiple-access communications. This paper proposes a new complex waveform, which uses sequences of chirp pulses. On receiving, this waveform can be divided into individual responses through converting the delays of these individual responses to frequency offsets. After a special frequency conversion of the received signal, the multipath responses are separated in the frequency domain by conventional band-pass filtering.  相似文献   

16.
周跃海  伍飞云  童峰 《声学学报》2015,40(4):519-528
多输入多输出技术通过采用多个阵元进行多发多收空间复用信道可在极其有限的通信带宽下实现高速水声通信,但由于同时存在通道间干扰和多径干扰,水声MIMO信道估计变得困难。提出利用MIMO水声信道多径稀疏结构存在的相关性,在经典联合稀疏模型的基础上对MIMO观测矩阵进行重组,从而建立基于分布式压缩感知的单载波水声MIMO通信信道联合稀疏模型;同时,针对信道响应中具有相同多径位置的稀疏部分和特有稀疏部分设计区分性正交匹配追踪算法进行联合重构,进一步抑制通道间干扰的影响。最后通过仿真和海上实验进行本方法有效性的验证,实现16 kbps的MIMO水声通信。通过算法推导、仿真和实验可得到结论:利用MIMO水声信道多径相关性进行分布式压缩感知估计可提高估计性能。   相似文献   

17.
The paper presents the results of experimental research on a multichannel underwater acoustic communications system that increases the digital information rate by aggregate frequency signals under deepsea conditions with multipath signal propagation. Quantitative estimates of information reception quality under various types of interference are given.  相似文献   

18.
The most difficult problem in shallow underwater acoustic communications is considered to be the time-varying multipath propagation because it impacts negatively on data rates. At high data rates the intersymbol interference requires adaptive algorithms on the receiver side that lead to computationally intensive and complex signal processing. A novel technique called time-reversal acoustics (TRA) can environmentally adapt the acoustic propagation effects of a complex medium in order to focus energy at a particular target range and depth. Using TRA, the multipath structure is reduced because all the propagation paths add coherently at the intended target location. This property of time-reversal acoustics suggests a potential application in the field of noncoherent acoustic communications. This work presents results of a tank scale experiment using an algorithm for rapid transmission of binary data in a complex underwater environment with the TRA approach. A simple 15-symbol code provides an example of the simplicity and feasibility of the approach. Covert coding due to the inherent scrambling induced by the environment at points other than the intended receiver is also investigated. The experiments described suggest a high potential in data rate for the time-reversal approach in underwater acoustic communications while keeping the computational complexity low.  相似文献   

19.
浅海环境中的时间反转多用户水声通信   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
张涵  孙炳文  郭圣明 《应用声学》2009,28(3):214-219
在无线电通信中,多用户通信可以采用时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或者码分多址(CDMA)技术来实现,在水声通信中,信道的多途传播特性带来的空间差异,提供了另外的多用户通信手段。时间反转(或相位共轭)技术,能够实现对空间中指定点的聚焦接收和多途压缩,它为空间位置不同的多个用户提供了相互独立的通信通道,能够很好地克服用户之间的同道干扰(CI)。本文在垂直阵接收的基础上,利用时间反转技术来实现不同用户在同一信道中的同时通信,结合带锁相环的自适应判决反馈均衡技术来消除残余的多途码间干扰,并进行了初步的海上试验,实现了两个不同深度上用户的同时通信。  相似文献   

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