循环移位扩频多用户水声通信

针对现有直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)水声通信数据率低且接收复杂度高的问题,提出循环移位扩频多用户通信方法。通过基于M元调制的循环移位扩频技术来有效提高每个用户的数据率,相对DS-CDMA有着更高的带宽效率;利用被动时间反转技术抑制各用户之间的码间干扰和同信道干扰,复杂度低;利用扩频码之间的准正交性提高处理增益。湖上实验研究结果表明在浅水5.27 km距离且复杂多径干扰条件下,利用所提方法可实现10^(-2)~10^(-4)的误码率并实现6用户通信,通信速率可达39 bit/s。

基于时反镜能量检测法的循环移位扩频水声通信

海面的起伏和多普勒效应使得接收信号的载波相位发生跳变以及水声信道的多途扩展使得接收信号波形发生畸变,这严重影响循环移位扩频系统的性能.本文提出循环移位能量检测器算法,通过检测循环移位匹配滤波器的输出能量对系统进行解码,可有效解决载波相位跳变对循环移位扩频系统的影响;将时间反转镜技术与循环移位能量检测器相结合,进一步提出时反镜能量检测器算法,利用已检测到的符号对信道进行实时估计并进行时反处理,抑制了水声信道多途扩展的影响,保证了循环移位扩频系统可在低信噪比条件下工作.通过大连海上试验以及莲花湖湖上试验验证,在复杂水声信道多途扩展、载波相位跳变和低信噪比条件下实现了低误码水声通信.

基于正交信道的双CPSK扩频通信系统

针对常规扩频通信系统PN码资源受限的局限性,给出一种基于特定相位的同步码实现系统同步的双CPSK扩频传输方案。该方案采用正交两路CPSK扩频传递信息,采用的扩频码是由一条扩频码进行循环移位而获得的子码集合构成,同步由两路相同的扩频码在相关处理时产生的高值相关峰的识别实现。仿真结果表明该方案可以准确快速实现同步,同时具有较高的频谱利用率和较好的误码性能。

正交频分复用循环移位扩频水声通信

针对常规直接序列扩频水声通信数据传输速率低及M元扩频水声通信接收机复杂度高的问题,提出了一种正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)技术和循环移位键控(cyclic shift keying,CSK)技术相结合的调制方式,该调制能很大程度地提高系统的带宽使用率。从理论上对该方法在高斯白噪声信道条件下的误码率进行了分析。同时,采用Chu序列作为扩频序列,通过理论推导得出其峰均功率比(peak to average power ratio,PAPR)的上限为3dB。利用实际湖试测量得到的多径信道模型,与DSSS-OFDM方法进行了误码率性能的分析比较。结果表明,新提出的方法具有很好的抗多径性能,且具有带宽利用率高、复杂度低的特点,适用于中、远程及多用户水声通信。

基于被动时间反转的差分循环移位扩频水声通信

针对在时变的水声信道中系统的精确同步十分困难,而传统循环移位扩频系统在没有精确同步的条件下,很难准确判决的问题,提出一种差分循环移位扩频水声通信方法.该方法采用差分方式调制,能够在系统粗同步的条件下准确解调信息;在接收端采用被动时间反转方法解调,抑制多径效应产生的影响,并降低系统的复杂度.湖上试验结果表明:所提方法在1.8km的通信距离下实现无误传输;对试验数据附加噪声和同步误差处理后,在信噪比为-8dB、同步误差为5/4移位单元情况下的误码率达到10-5.

一种利用线性调频信号的新型扩频调制技术

根据上扫频和下扫频线性调频(LFM)信号的特性,针对传统的超宽带无线通信系统中线性调频扩频技术存在的调制效率低、误码率性能低、实现复杂高等问题,结合线性调频(Chirp)扩频以及循环移位编码(CCSK)扩频,提出了一种基于线性调频信号的循环移位线性调频扩频技术(CSCSS)。首先,将输入数据映射在循环移位因子(CSF)上;然后,根据CSF数值对基带所产生的Chirp信号进行循环移位达到调制的目的;最后,在解调端经过加窗处理、快速傅里叶变换(FFT)得到与发射端对应的CSF,从而得到发送的数据。误符号率的仿真结果与理论推导公式相吻合,从调制效率和误码率性能上讲,该方案相比线性调频二进制正交键控(Chirp BOK)系统具有超过10 d B的误码率性能。因此,该方案具有更好的误码率性能、更高的调制效率及实现更低的复杂度。

循环移位线性调频波形的若干特性分析

分析了循环移位线性调频波形在时域、频域的结构特性。通过与基波形的共轭矢量进行乘运算,将循环移位线性调频波形变换为M进制FSK波形,基于此给出了解调器构造方法,推断循环移位线性调频调制具有与正交多进制调制类似的误码性能,并通过仿真予以验证。通过仿真,给出了线性循环移位线性调频波形在不同频偏下的误码性能变化曲线,展示了该波形优异的抗频偏特性。

新型直接序列扩频通信方法

针对传统直接序列扩频通信复杂多径环境下性能受限且频谱利用效率低的问题,提出了一种时频混合直接序列扩频接收机结构的循环前缀(CP)块传输结构扩频系统,采用频域最大比合并(MRC)同时实现均衡和解扩过程,在获得最佳接收性能的同时,省略了IFFT过程,显著降低了计算复杂度。在此基础上,提出了利用恒包络零自相关(CAZAC)序列取代m序列作为扩频序列,在不增加计算复杂度的同时显著提升系统的性能。最后,提出了一种基于循环码移位键控(CCSK)的高速扩频通信方法,解决了传统直接序列扩频频谱利用效率低、传输速率受限的问题,并利用傅里叶变换时域循环移位的性质,设计了一种低实现复杂度的CCSK解扩方法,将CCSK解扩所需的乘法次数由O(N^(2))降为O(Nlog N),极大减少了资源消耗。仿真结果表明,相较于已有直接序列扩频方法,所提方法无论是在高斯还是复杂多径信道环境下均获得了3 dB左右的性能增益。

循环移位并行组合扩频系统的设计

循环移位并行组合扩频通信系统是根据所载荷的数据信息,通过映射算法从M个备选序列中选取r个序列进行循环移位并时域叠加进行并行组合传输的通信方式。此方法较传统并扩技术使得循环移位后序列之间的排序成为第三个决定传输效率的因子,从而提高了传输效率。而相对付出的代价则是较高的计算复杂度及实时通信性能的降低等。理论分析和试验结果表明,本系统适用于存储处理式的非实时猝发通信场合。

数据链系统中软扩频码的优选及应用

研究了软扩频码的最优筛选方法和多网分配方法,以提高Link 16数据链系统的组网能力。本方法首先根据循环移位键控码的结构特征设置搜索码空间的限定条件,生成满足均衡性和自相关性要求的码库;之后采用起点遍历、初段随机、末段有向的三段式搜索方法,由自相关码库中进一步筛选出满足互相关要求的一组软扩频码;最后与跳频图案相结合,将软扩频码合理分配给数据链系统的各子网使用。与传统的随机搜索相比,所提出的优选方法计算量小,能够更加快速地搜索出满足指标要求的码字,从而有效地降低系统的网间干扰,支撑系统的多网工作能力。

变换域通信信号的频域分集特性与非合作解调

在新体制通信链路侦察应用中,对变换域通信信号进行非合作解调是获取其传输信息的前提。针对这一应用需求,介绍变换域通信信号的时频域模型,揭示其频域分集特性,回顾了通过近邻符号之间的频域相位差分处理来进行差分解调的方法。在此基础上,利用其频谱分集特性,提出了利用部分高信噪比子载波进行差分处理的解调新方法,减少了非合作条件下子载波个数估计误差和侦察传输信道畸变所产生的影响。最后,针对实际的变换域通信系统开展了信号解调与信息提取的实验,并重点对试验过程与实验数据进行了详细分析,验证了方法的有效性,为其实际的工程应用提供了重要参考。

循环移位扩频水声通信

针对常规直接序列扩频水声通信数据传输速率低及M元扩频水声通信接收机复杂度高的问题,基于扩频序列优良的相关特性,提出循环移位扩频水声通信方法.在发射端,根据输入信息对基本波形进行循环移位编码;在接收端,利用快速相关技术进行时延估计及译码.进行了中远程湖上实验研究,在15km距离,2kHz带宽内,总数据传输速率可达438bit/s,误码率为10-2—10-5.实验结果表明该方法具有带宽利用率高、复杂度低的特点,适用于中远程及多用户水声通信.