虚拟时间反转镜啁啾率键控的水声多用户通信

针对频率选择性衰落严重的浅海信道多用户通信问题,提出了一种虚拟时间反转镜(VTRM,Virtual Time Reversal Mirror)啁啾率键控(CRK,Chirp-Rate Keying)的水声多用户通信方式。该算法采用啁啾信号作为载波,接收端利用啁啾信号中心频率与分数阶傅里叶变换域的关系还原出原始信息,并使用虚拟时间反转镜技术减少了多径环境对系统的影响,采用啁啾调频率分集作为多址接入方式。在10 kHz的带宽内,可支持4个用户进行可靠通信,每用户通信速率425 bps。水池及海洋实验结果表明:该算法能够有效地传输数据,并且误码率在10-3数量级以下。      

高浓度沙泥沉降建模及对声传播能量的影响分析

对非刚性水下目标和事件的检测是水下安全警戒的重要内容之一。论文以港口疏浚导致的短时海区内高浓度沙泥侵入为例,探索基于声传感器收发分置的非刚性水下目标检测方法。基于沙泥沉降和声线传播模型,研究非刚性目标在沉降过程中形状、位置变迁对声传播能量及结构的影响规律。计算机仿真与海上实验均表明,局部高浓度泥团在沉降过程中,其形状、密度等指标参数会随时间发生变迁,并对经过其沉降区域的声线能量及结构造成明显影响。通过检测接收声信号能量、结构随沙泥沉降变迁的关系,可实现对水下侵入目标存在性的检测,并为开展进一步的反演、跟踪提供支持,具有一定的研究意义和参考价值。      

对称三角线性调频水声通信信号的同步检测方法

同步捕获是水声通信中的重要环节。基于分数阶傅里叶变换(FRFT)可提高对称三角线性调频波(STLFM)的信号同步捕获精度。理论分析表明,对称三角线性调频波在同步窗口正确时,其分数阶傅里叶变换(FRFT)域上具有双尖峰对称性。利用FRFT域上两个尖峰的位置偏移可估计并矫正同步信号的多普勒频移与时间延迟,进而利用FRFT域上两个尖峰的峰值差可实现对同步跟踪环路的精细调整。水声传播仿真和五缘湾浅海信道测试结果表明,在相同时间带宽乘积情况下,所提同步方法的同步误差均值比线性调频(LFM)同步方法低1/3,同步误差均方误差上降低至1/51/10,具有更好的准确性和稳定性。      

水声正交频分复用系统载波偏移与脉冲干扰估计技术

载波频率偏移和脉冲干扰是水声通信系统中常见的干扰形式。为了提高系统的鲁棒性,消除这两种类型干扰的影响,提出利用空载波对载波频率偏移和脉冲干扰进行估计。空载波估计技术采用了分步优化和联合优化估计两种方法。分步优化估计首先利用重采样和空载波进行载波频率偏移估计,补偿后利用空载波对脉冲噪声进行消除。考虑到载波频率偏移和脉冲噪声估计时的相互影响特性,利用二者的联合估计得到优化解。仿真和水池实验结果表明,两种优化算法都取得了良好的效果;同时联合优化估计比分步优化估计得到更大的系统性能增益,在系统误比特率为10-2时,联合优化解得到了3dB左右的系统性能增益。通过对载波频率偏移和脉冲干扰的估计消除,大大提高了水声通信系统的鲁棒性。      

Misalignment measurement of optical vortex beam in free space

The misalignment of optical vortex(OV) beams, including transversal displacement and tilt, occurs in many situations, including on reflection or refraction at an interface between two different media and in propagation and tracking systems for optical communications. We propose a reliable method to determine and subsequently eliminate tilt and transversal displacement in an OV beam. An experimental setup was established to verify the proposed method, and the experimental results showed good agreement with those of the numerical simulations.Using the measured misalignments, the initial orbital angular momentum spectrum can be recovered in free space.