Signal processing for noncoherent underwater acoustic communication approaching channel capacity

Noncoherent underwater acoustic communication channel in adverse conditions is modeled as a phase-random Rayleigh fading channel,and its capacity curve is derived.To approach the channel capacity curve,the concatenated code of the nonbinary LDPC code and the constant weight code is proposed for noncoherent communication which can late be iteratively decoded in the probability domain.Without information of channel amplitude or phase in the receiver,statistic parameters of the respective signal and noise bins were estimated based on the moment estimation method,the posterior probabilities of the constant weight code words were further calculated,and the nonbinary LDPC code was decoded with the nonbinary factor graph algorithm.It is verified by simulations that by utilizing the proposed concatenated code and its processing algorithm,gap to channel capacity curve is reduced by 3 dB when compared to the existing method.Underwater communication experiments were carried out in both deep ocean（vertical communication,5 km）and shallow lake（horizontal communication,near 3 km,delay spread larger than 50 ms）,in which the signal frequency band was 6 kHz to10 kHz,and the data transmission rate Was 357 bps.The proposed scheme can work properly in both experiments with a signal-to-noise ratio threshold of 2 dB.The performance of the proposed algorithm Was well verified by the experiments.     

改进的时序多重稀疏贝叶斯学习冰下水声信道估计方法

针对时序多重稀疏贝叶斯学习信道估计方法计算复杂度高且在低信噪比时估计精度低的问题,本文提出了一种改进的时序多重稀疏贝叶斯学习正交频分复用冰下水声信道估计方法。首先,采用奇异值分解方法对接收导频矩阵进行去噪;随后利用去噪后的接收导频矩阵结合最小二乘信道估计方法获得时序多重稀疏贝叶斯信道估计的超参数矩阵、感知矩阵等先验知识;最后,利用冰下水声信道的稀疏特性和多途结构较为稳定的特点,采用时序多重稀疏贝叶斯信道估计对不同符号的冰下水声信道进行联合重建。仿真结果显示,在能量系数为0.03时,改进方法信道估计均方误差相比较于原始方法至少降低了约2.87×10-5,运算时间至少下降了约为90%。第11次北极科学考察冰下试验结果显示,改进方法的平均原始误码率略微低于原始方法,平均运算时间降低约75%。研究结果表明,利用冰下水声信道的特点,改进方法可以实现高精度冰下水声信道估计,并且有效降低系统计算复杂度。      

经典局域共振型水声超材料的吸隔声性能研究*

基于水声超材料吸声机理和多层平行介质平面波理论,建立局域共振型水声超材料结构,通过COMSOL进行建模计算,研究该结构的吸声性能机理,此外为了验证钢背衬的隔声性能,在该水声超材料结构基础上添加一层0.005m厚的钢背衬进行仿真对比。研究结果表明,在频段为200Hz-4000Hz时,水声超材料声学性能较好,吸声性能整体较优,且添加钢背衬的水声超材料隔声性能较优,甚至在某频率点达到15dB的隔声差值;此外通过位移场图进一步揭示水声超材料的吸声机理,发现水声超材料结构的位移场和钢背衬都对吸声性能会产生影响,钢背衬通过影响共振吸收来影响吸声性能,而位移场则通过位移幅度大小影响吸声性能。     

四点共圆的应用

诚然,有些几何题,其图形的结构较为复杂,不过,经考察条件,若能从中得出某四个点共圆,那么就能挖出隐藏条件,扩充已知,拉近结论,如线段、角、圆弧的相等,均可通过四点共圆得到,进而为完成解题打开通道.     

稀土Tonpilz换能器的有限元设计法

当Tonpilz换能器组件迥横截面面积之间相差较大时,应力,应变会有一定的突破,边界条件将不很连续,用四端网络方法设计会带来较大的误差,本文用有限元方法,设计并研制了一稀土Tonpilz型换能器 实验测试表明,与四端网络设计法相比,有限元方法具有更好的设计精度。     

UMFSK水声通信技术研究

在MFSK基础上,本文提出了UMFSK信道编码方法。采用窄带调频和跳频调制技术,故在一定程度上抑制了由多途效应引起的码内/码间干扰;提出了基于UMFSK的实时信道标校技术,可对信道进行稳键均衡,抗信道多途引起的码内干扰。进行了湖试,取得了试验数据并进行了数据分析。分析表明：UMFSK可抑制码元相消干涉引起的码内干扰,其效果随码元调频带宽的增大而变好;信道标校技术可对信道进行稳键均衡,并由于结构简单,可做到实时实现。基于UMFSK的误码率为10^-3（通信带宽2kHz,速率100-150bps)。     

合成近场校准基阵的方法研究

本文利用单根的束控线阵来构造一个虚拟近场校准基阵,使换能器能在它的近场直接测量辐射声场特性。通过利用改进的矩阵稳定技术,解决了求解束控线阵的束控系数时最小二乘解的稳定性和实用性问题。借助计算机仿真,研究了特定线阵条件下,合成近场测量基阵（Ｓ－ＮＦＣＡ）的近场空间的平面波均匀性与线阵间的间距、线阵的工作频率之间的关系。并以小球源为阵元合成一虚拟平面ＮＦＣＡ,用它对一平面喇叭换能器的近场测量得到远场指向性,并与远场实测结果比较,得到了相当吻合的结果。     

井冈山自然保护区两栖动物及其区系分布

<正> 井冈山自然保护区内的两栖动物,宗愉等(1982)和作者(1982年8月)曾在局部地区作过调查。为了全面搞清井冈山自然保护区两栖动物的种类及其区系特点,我们在江西省井冈山自然保护区综合科学考察团的领导下,又于1983年6—7月在井冈山自然保护区作了范围较广泛的调查。现将多次     

德高昭然──纪念汪德昭院士

“价值”作为一个经济学名词,其亲和力确实惊人,渗透各种缝隙,覆盖了许多待装饰事物的表面,更流行于“观念”之类的精神领域．这或许是有道理的,因为每个人都是社会中的人,依赖别人活着,同时还以自己的贡献帮助别人活着,因此人和人之间都是交易,为了保证交易的公平性,必然要有“价”和“值”。不过也有很多很多例外。比如,我国许多老科学家放弃优裕的生活和科研条件回到祖国,正是他们的播种和耕耘,才有了今日虽还不丰满但也己成林的科技园地,然而他们多半不会接受此类颂扬,说是实现了他们人生的“自我价值”,驱使他们回国的…     

多普勒频移环境中水声通信伪随机码快速捕获方法

伪随机码应用于水声通信时，需解决接收信号在多普勒频移情况下的快速捕获问题。本文在全数字通讯系统的框架内，提出了基带信号相关检测的数字下移频算法，显著减小了计算量，并针对数字处理的灵活性，提出了多普勒频移的概率搜索策略，根据多普勒频移的分布概率来对其进行搜索，进一步减小多普勒频移搜索的计算量。