被动时反与自适应均衡相联合的水声通信研究

在实际的水声环境中,被动时反处理单向传输、实施简单,可以减小信道衰落的影响并重组多途信号,抑制码间干扰,但因水声信道复杂性等的影响,接收到信号经被动时反处理后仍存在残余的码间干扰,为此,被动时反处理后,基于递归最小二乘(RLS)的判决反馈自适应均衡处理方法被用来消除这些残余的码间干扰。复杂的实验室波导试验结果表明这种联合处理:(1)实现了无误码传输,(2)自适应均衡器的抽头数较少,计算复杂度较低。验证了被动时间反转和自适应均衡相联合的信号处理方法在相位相干水下通信中的可靠性与高效性。

基于被动时反的时分复用下行通信研究

为了解决现有时反通信方案不能实现单工模式下行通信的问题,提出了基于被动时反的时分复用下行通信方案,对该方案的原理和性能进行了理论分析和仿真研究.理论推导表明,被动时反处理后的信号中增加了一个由信道响应的互相关而产生的信号分量.分析了该分量对码间干扰和噪声干扰的影响,推导出码间干扰、噪声干扰及总干扰的一般表达式.基于典型的浅海信道模型,对码间干扰、噪声干扰以及总干扰进行了计算,分析了提出的方案的性能与阵元数、阵元间距及输入信噪比等参数的关系.结果表明,提出的方案不仅可以解决利用时反技术实现单工模式的下行通信的问题,而且能够提高输入信噪比较低的双工模式的下行通信的性能.

基于被动时反“双扩展”效应的信号检测算法

研究多径信道存在多普勒频移时,即"双扩展"效应下单阵元被动时反的信号检测性能。采用多普勒频移理论推导发现多径信道下接收信号频移由所有对应到达阵元的声线频率漂移组成,从而影响时反的聚焦效果,因而提出了"频反"、"时反"的方法。通过全相位分析及chirpz变换的仿真结果表明当声源频率为12kHz,初始相位为60°时,改进方法可使时反后的接收信号主频恢复为12kHz,而且同相叠加形成聚焦效果,且主频初始相位为300°。

被动时反镜在水声通信中的应用研究

被动时反镜(PTRM)技术具有时间压缩性能,在水下通信中,PTRM技术能实现多径信号的重组,既实现了多径信号能量的聚焦,又抑制了码间干扰。将PTRM技术应用于多径扩展严重的浅水水声通信系统中,在对声信道没有任何先验知识的情况下与声信道自动匹配,实现自适应聚焦。仿真结果表明:PTRM可以良好地重组多径扩展,拟制码间干扰,减小误码率,提高通信质量。

基于被动时反的时分复用下行通信研究

基于被动时反的时分复用下行通信这个方案的提出,主要是为了解决当前有的反通信方案不能够有效的实现在单工模式下行通信的问题,本文通过对该方案的性能和原理进行了仿真研究和理论分析,经过一系列的理论推导表明,在被动时经过反处理后的信号中增加了一个由信道响应的互相关而产生的信号分量,本文还分析了该分量对于噪声干扰和码间干扰的影响,并推导出总干扰、噪声干扰和码间干扰的一般表达式。以典型的浅海信道模型为基础,对于总干扰、噪声干扰和码间干扰做出了计算,研究和分析了方案的阵元数与性能、输入信噪比与阵元间距等参数之间的关系。最终结果表明,该方案不但能够提高在输入信噪比较低的情况下双工模式的下行通信性能,而且还可以解决在利用时反技术实现单工模式的下行通信时出现的问题。

基于预均衡的被动时间反转水声通信

在相位相干的水下通信中,复杂的信道环境使经常规被动时间反转处理后的信号仍存在残余的码间干扰,为此,该文研究了将信道预均衡器和被动时间反转相结合来克服残余码间干扰,提高通信可靠性的接收端处理方法。实验结果不仅表明了基于预均衡的被动时间反转在水下通信中所具有的可靠性,而且证实了其较常规被动时间反转的性能增强。

基于时镜反转的深水对潜通信抗干扰算法

深水对潜通信表现为一种扩展频谱通信,在接收端对通信信号进行扩频码序列生成过程中容易产生码间干扰,需要进行码间干扰抑制,降低比特序列接收的误码率。传统方法采用时频聚焦滤波算法进行码间干扰滤波,由于对潜通信信号时频特征具有非线性,导致干扰滤除性能不好。提出一种基于被动时镜反转的深水对潜通信码间干扰抑制算法。构建深水对潜通信的扩频信道模型和通信信号模型,采用时镜反转技术实现对信道的有效估计,调整通信信息传输中接收阵元的多径分量,将干扰信号分解成正信号和时镜反转负信号,再进行符号拼接,实现多径信号的时间压缩,并获得了聚焦增益,消除了码间干扰。仿真结果表明,采用该算法进行深水对潜通信抗干扰滤波,能有效提高对潜通信系统输出冲激响应的聚焦性能,降低通信误比特率。

基于TR-STBC的MIMO水声通信方法

针对水下小尺度接收平台通过仅使用接收分集的被动时反水声通信方法,获得的空间处理能力弱、通信性能较差的问题,提出了时反空时分组编码(TR-STBC)多输入多输出(MIMO)水声通信方法。根据正交空时分组编码的原理,设计了码率为1/2的TR-STBC方案,所提方法利用该编码方案可以实现发射分集,从而提高系统的空间处理性能,进而降低误码率和后处理所用自适应均衡器的复杂度。仿真和试验结果表明:与仅使用接收分集的被动时反水声通信方法相比,所提方法性能更优,并且当发射阵元数固定、阵元间距与信道的垂直相关长度相等时,所提方法能获得最佳的空间处理性能。