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哈尔滨工程大学学报（英文版） 2024年第1期23卷 238-246页

作者：瞿逢重方浩涂星滨魏艳章旻昊杨劭坚 The Engineering Research Center of Oceanic Sensing Technology and Equipment Ministry of EducationZhoushan 316021China The Key Laboratory of Ocean Observation-Imaging Testbed of Zhejiang Province Zhejiang UniversityZhoushan 316021China Hainan Institute of Zhejiang University Sanya 572025China

The demand for high-data-rate underwater acoustic communications(UACs)in marine development is increasing;however,severe multipaths make demodulation a *** decision feedback equalizer(DFE)is one of the most popular equalizers in UAC;however,it is not the optimal *** maximum likelihood sequence estimation(MLSE)is the optimal algorithm,its complexity increases exponentially with the number of channel taps,making it challenging to apply to ***,this paper proposes a complexity-reduced MLSE to improve the bit error rate(BER)performance in multipath *** the proposed algorithm,the original channel is first shortened using a channel-shortening method,and several dominant channel taps are selected for ***,sphere decoding(SD)is performed in the following *** are applied to eliminate inter-symbol interference caused by weak channel *** simulation and sea experiment demonstrate the superiority of the proposed *** simulation results show that channel shortening combined with SD can drastically reduce computational complexity,and iterative SD performs better than DFE based on recursive least squares(RLS-DFE),DFE based on improved proportionate normalized least mean squares(IPNLMS-DFE),and channel estimation-based DFE(CE-DFE).Moreover,the sea experimental results at Zhairuoshan Island in Zhoushan show that the proposed receiver scheme has improved BER performance over RLSDFE,IPNLMS-DFE,and *** with the RLS-DFE,the BER,after five iterations,is reduced from 0.0076 to 0.0037 in the 8–12 k Hz band and from 0.1516 to 0.1145 in the 13–17 k Hz band at a distance of 2000 ***,the proposed algorithm makes it possible to apply MLSE in UAC in practical scenarios.

关键词： Underwater acoustic communications(UACs) Maximum likelihood sequence estimation(MLSE) Channel shortening Sphere decoding(SD) Iterative detection

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应用于海洋物联网的水声通信技术发展综述

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哈尔滨工程大学学报 2023年第11期44卷 1937-1949页

作者：瞿逢重付雁冰杨劭坚卓晓晓涂星滨魏艳浙江大学海南研究院海南三亚572025 浙江省海洋观测-成像试验区重点实验室浙江舟山316021 浙江大学海洋感知技术与装备教育部工程研究中心浙江舟山316021 中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海200050

近年来,为得到多元、综合、实时的海洋信息,海洋物联网已成为世界海洋领域范围内的研究重点,水声通信技术的迅速发展为海洋物联网的应用提供了有力支撑。本文首先从海洋物联网发展角度提出了对水声通信技术的要求,然后对国内外海洋物联... 详细信息

近年来,为得到多元、综合、实时的海洋信息,海洋物联网已成为世界海洋领域范围内的研究重点,水声通信技术的迅速发展为海洋物联网的应用提供了有力支撑。本文首先从海洋物联网发展角度提出了对水声通信技术的要求,然后对国内外海洋物联网中的水声通信技术研究状况进行了概述,并围绕各类科研化、商业化的水声通信机进行分析与探讨,最后对应用于海洋物联网的水声通信技术进行展望。

关键词：海底观测网海洋监测海洋物联网水声通信技术水声通信机水声传感器网络正交频分复用通信速率水声信道

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水声FBMC-OQAM通信的时变信道估计与符号检测（英文）

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Journal of Marine Science and Application 2023年第3期 636-649页

作者：陆雪松江雨林李静萱魏艳涂星滨瞿逢重 Key Laboratory of Ocean Observation-Imaging Testbed of Zhejiang Province Engineering Research Center of Oceanic Sensing Technology and Equipment Ministry of Education Zhejiang University

Filter bank multicarrier(FBMC) systems with offset quadrature amplitude modulation(OQAM) need long data blocks to achieve high spectral efficiency. However, the transmission of long data blocks in underwater acoustic(UWA) communication systems often encounters the challenge of time-varying channels. This paper proposes a time-varying channel tracking method for short-range high-rate UWA FBMCOQAM communication applications. First, a known preamble is used to initialize the channel estimation at the initial time of the signal block. Next, the estimated channel is applied to detect data symbols at several symbol periods. The detected data symbols are then reused as new pilots to estimate the next time channel. In the above steps, the unified transmission matrix model is extended to describe the time-varying channel input – output model in this paper and is used for symbol detection. Simulation results show that the channel tracking error can be reduced to less than-20 dB when the channel temporal coherence coefficient exceeds 0.75 within one block period of FBMC-OQAM signals. Compared with conventional known-pilot-based methods, the proposed method needs lower system overhead while exhibiting similar timevarying channel tracking performance. The sea trial results further proved the practicability of the proposed method.

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水声FBMC-OQAM通信的时变信道估计与符号检测

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哈尔滨工程大学学报（英文版） 2023年第3期22卷 636-649页

作者：陆雪松江雨林李静萱魏艳涂星滨瞿逢重 Key Laboratory of Ocean Observation-Imaging Testbed of Zhejiang Province Zhoushan 316021China Engineering Research Center of Oceanic Sensing Technology and Equipment Ministry of EducationZhejiang UniversityZhoushan 316021China

Filter bank multicarrier(FBMC)systems with offset quadrature amplitude modulation(OQAM)need long data blocks to achieve high spectral ***,the transmission of long data blocks in underwater acoustic(UWA)communication systems often encounters the challenge of time-varying *** paper proposes a time-varying channel tracking method for short-range high-rate UWA FBMC-OQAM communication ***,a known preamble is used to initialize the channel estimation at the initial time of the signal ***,the estimated channel is applied to detect data symbols at several symbol *** detected data symbols are then reused as new pilots to estimate the next time *** the above steps,the unified transmission matrix model is extended to describe the time-varying channel input-output model in this paper and is used for symbol *** results show that the channel tracking error can be reduced to less than−20 dB when the channel temporal coherence coefficient exceeds 0.75 within one block period of FBMC-OQAM *** with conventional known-pilot-based methods,the proposed method needs lower system overhead while exhibiting similar time-varying channel tracking *** sea trial results further proved the practicability of the proposed method.

关键词： FBMC-OQAM Underwater acoustic communications Channel estimation Time-varying channel Data reuse Iterative estimation

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水声通信中一种新型无前后缀的单载波频域均衡技术

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电子与信息学报 2021年第3期43卷 758-766页

作者：涂星滨肖芳贵许肖梅厦门大学海洋与地球学院厦门361102 厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室厦门361102

单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术... 详细信息

单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术,即发射机传输无前后缀的单载波信号,接收机对各个数据块的后缀进行重构并利用频域均衡技术消除符号间干扰。重构数据块后缀作为接收机的核心部分,主要包括3个步骤:TR处理、干扰消除和后缀重构。首先,TR处理将来自接收阵元的多通道信号融合为单通道信号,并且其等效信道冲激响应(即q函数)的稳定主峰避免了后缀重构中的噪声放大。然后,通过干扰消除,去除来自前一数据块的块间干扰(IBI)和来自当前数据块的反因果干扰(ACI)。最后,根据q函数主峰及其右侧的因果部分计算信号的各个路径分量,实现数据块的后缀重构。实验结果验证了这一技术的有效性,并且性能优于现有无前后缀的单载波频域均衡技术。

关键词：水声通信单载波频域均衡前后缀时间反转

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FRFT在水声信道时延-频移联合估计中的应用

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系统工程与电子技术 2016年第7期38卷 1666-1672页

作者：涂星滨许肖梅杨亮亮邹哲光张兰厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102 厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(line... 详细信息

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated,LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。

关键词：水声通信信道估计分数阶傅里叶变换多径时延多普勒频移

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一种便携式深水网箱鱼群远程监测系统的设计

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南京大学学报（自然科学版） 2015年第S1期51卷 6-9页

作者：邵志文许肖梅张小康涂星滨厦门大学海洋与地球学院厦门361005 厦门大学水声通信与海洋信息教育部重点实验室厦门361005

为改善海上深水网箱监测中系统体积大、移动性差的问题,基于ARM LPC1788嵌入式控制技术,开发了一套便携式深水网箱鱼群远程声学监测系统.该系统主要包括三个功能主体:深水网箱声学探测终端、用户便携式监控终端以及远程数据传输模块.首... 详细信息

为改善海上深水网箱监测中系统体积大、移动性差的问题,基于ARM LPC1788嵌入式控制技术,开发了一套便携式深水网箱鱼群远程声学监测系统.该系统主要包括三个功能主体:深水网箱声学探测终端、用户便携式监控终端以及远程数据传输模块.首先网箱探测端采用200kHz的脉冲探测信号,回波信号经信号检测与采集后通过无线数据传输模块实时传送至用户监控终端;用户监控端将获得的结果通过7寸液晶屏幕进行显示.实验结果表明,基于嵌入式的用户监控端具有操作简便,移动性好,信息显示清晰明确等优点,与无线传输模块相结合,可在2000m的开阔范围内进行监测工作,更好的实现网箱鱼群监测工作实施的机动性和优越性.

关键词：便携式深水网箱鱼群声学探测远程监测

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深水网箱中鱼群与水质环境的安全监测系统

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厦门大学学报（自然科学版） 2016年第5期55卷 749-753页

作者：邵志文许肖梅张小康涂星滨吴剑明厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室福建厦门361005 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102

为了更好地开展渔业养殖中深水网箱中鱼群状态与水质环境的安全监测,提出了一种深水网箱鱼群与水质环境安全远程监测系统.该系统使用声学方式对鱼群分布状况进行监测;同时采用传感器对水质环境的温度、溶解氧、p H值等进行监测,监测结... 详细信息

为了更好地开展渔业养殖中深水网箱中鱼群状态与水质环境的安全监测,提出了一种深水网箱鱼群与水质环境安全远程监测系统.该系统使用声学方式对鱼群分布状况进行监测;同时采用传感器对水质环境的温度、溶解氧、p H值等进行监测,监测结果通过无线数据传输方式实时传送至微处理器,完成信号去噪、数据提取、显示及报警等.实验结果表明,该监测系统性能稳定可靠,结合嵌入式控制技术与无线数据传输技术,监测操作简便,移动性好;同时兼顾鱼群与水质环境安全,监测更全面到位,在推广深水网箱养殖安全配套设施上具有良好的应用前景.

关键词：深水网箱鱼群水质环境声学监测远程监测

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一种高频单载波水声通信系统的解调方法

一种高频单载波水声通信系统的解调方法

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中国声学学会水声学分会2021～2022年学术会议

作者：肖芳贵涂星滨黄龙飞许肖梅厦门大学海洋与地球学院水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学) 浙江大学海洋学院

水声信道具有严重的多径与多普勒效应。高频水声通信由于其较大的带宽,成为高速水声通信发展的重要方向。本文将频域判决反馈均衡算法与分组相位校正算法相结合,提出了一种高频单载波水声通信系统的信号解调方法。水池和海域实验验证了... 详细信息

水声信道具有严重的多径与多普勒效应。高频水声通信由于其较大的带宽,成为高速水声通信发展的重要方向。本文将频域判决反馈均衡算法与分组相位校正算法相结合,提出了一种高频单载波水声通信系统的信号解调方法。水池和海域实验验证了该方法的有效性。同时,对比了水池和海域不同信道下该方法的性能,实验结果表明:该方法在弱多径、强多普勒扩展的海域信道下性能更佳。

关键词：水声通信解调多径多普勒

来源： cnki会议评论

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海洋物联网关键技术研究与应用

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电信科学 2021年第7期37卷 25-33页

作者：瞿逢重来杭亮刘建章涂星滨姜园浙江大学海洋学院浙江舟山316021 中山大学电子与信息工程学院广东广州510275

传统的海洋观测网孤立、碎片化的传感数据已经难以满足我国海洋观测领域的需求,低成本投入、低功耗运作、互联互通的海洋物联网是海洋信息领域的主流研究方向。介绍了海洋观测网的发展历程及研究现状,并在浙江大学摘箬山岛海底观测网络... 详细信息

传统的海洋观测网孤立、碎片化的传感数据已经难以满足我国海洋观测领域的需求,低成本投入、低功耗运作、互联互通的海洋物联网是海洋信息领域的主流研究方向。介绍了海洋观测网的发展历程及研究现状,并在浙江大学摘箬山岛海底观测网络的研究基础上,提出一种新型的海洋物联系统架构以及一系列海洋物联网关键设备与平台,包括小型化海洋中控机、水声通信机、窄带物联网浮球、坐底式试验平台、便携式声学释放平台。未来,海洋物联网将向着轻量级、通信方式多样化与智能化的方向发展,并接入陆地互联网,实现“空天地海”万物互联。

关键词：海洋观测网海洋物联网轻量级智能化

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