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浅海水声信道中QC-LDPC码性能研究

高技术通讯 2011年第12期21卷 1252-1257页

作者：陈友淦许肖梅冯玮张兰厦门大学信息科学与技术学院厦门361005 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361005

针对大起伏、强多途、窄带宽的浅海水声信道需采用码长短、性能好、易于实时处理的信道纠错码技术才能提高水声通信系统可靠性的问题，提出了准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码作为浅海水声信道的信道纠错编码方案。建立了QC—LDPC码... 详细信息

针对大起伏、强多途、窄带宽的浅海水声信道需采用码长短、性能好、易于实时处理的信道纠错码技术才能提高水声通信系统可靠性的问题，提出了准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码作为浅海水声信道的信道纠错编码方案。建立了QC—LDPC码在水声信道中的仿真模型，采用BP译码算法，在典型3径浅海水声信道中就码率、围长等参数对误码率的影响进行了仿真，比较了其在不同海洋信道条件下的性能，在厦门港浅海域典型水声信道模型下，仿真研究了QC-LDPC码的性能。结果表明编码复杂度较低的．QC—LDPC码，性能接近于复杂度高、随机构造的（3，6）-LDPC码，在水声通信中具有良好的应用前景。

关键词：准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码准循环浅海水声信道水声通信

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浅海水声信道中重复累积码性能研究

兵工学报 2012年第2期33卷 179-185页

作者：张兰许肖梅冯玮陈友淦厦门大学信息科学与技术学院福建厦门361005 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

针对浅海水声信道的强多途、长时延、严重衰落等特点,需采用性能好、能够实现线性编译码便于实时处理的信道纠错码技术以提高水声通信系统可靠性的问题,提出重复累积(Repeat-Accumulate,RA)码作为浅海水声信道的纠错码方案。建立RA码在... 详细信息

针对浅海水声信道的强多途、长时延、严重衰落等特点,需采用性能好、能够实现线性编译码便于实时处理的信道纠错码技术以提高水声通信系统可靠性的问题,提出重复累积(Repeat-Accumulate,RA)码作为浅海水声信道的纠错码方案。建立RA码在浅海水声信道中的仿真模型,比较其在不同浅海水声信道模型下的性能,通过水池数据传输实验研究编译码参数对RA码性能的影响,并以水下图像传输实验进一步验证该编码方案。仿真和实验结果表明:RA码在浅海水声通信系统中具有较强的纠错能力,选择合适的参数会进一步提高编码增益。与Turbo码和LDPC码的编译码复杂度对比,RA码能够实现线性时间编译码,算法复杂度低,硬件实现简单,在水声通信中具有非常好的应用前景。

关键词：通信技术信道编码重复累积码浅海水声信道水声通信

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宽带水声发射系统换能器分段匹配方法研究

兵工学报 2010年第3期31卷 297-302页

作者：陈友淦许肖梅雷开卓黄建国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 西北工业大学航海学院陕西西安710072

换能器与功率放大器之间的匹配网络设计是宽带大功率水声发射系统的关键技术之一。把水声换能器、功率放大器及其联系两者的匹配网络视为一整体，从系统的观点出发，提出了一种分频段匹配宽带水声换能器的处理方法。通过对水声换能器的... 详细信息

换能器与功率放大器之间的匹配网络设计是宽带大功率水声发射系统的关键技术之一。把水声换能器、功率放大器及其联系两者的匹配网络视为一整体，从系统的观点出发，提出了一种分频段匹配宽带水声换能器的处理方法。通过对水声换能器的导纳特性和发射电压响应的分析，合理地选择匹配网络参数。该方法能充分发挥换能器在不同频段中的特性，实现水声发射系统的宽频带工作。水池实验验证了该方案的有效性：在2～16kHz带宽范围内，发射电压响应级起伏△TVR和发射声源级起伏△SL均得到改善，尤其在感兴趣的4～15kHz的宽带范围内，功率因数得到显著改善，功放管耗明显降低，发射电压响应级起伏ATVR从21dB降到14dB，发射电压声源级起伏△SL从24dB降到7dB，但对功放的安全保护电路提出了更高的要求。

关键词：电子技术通信与信息系统水声发射系统换能器宽频带分段匹配

浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响

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兵工学报 2013年第11期34卷 1404-1411页

作者：陈友淦许肖梅张兰林梅英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361005

由于水声信道复杂多变,很难进行信道建模,迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象,往往需要采用不同的水声信道模型,而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度,在分析时不变信道模型、... 详细信息

由于水声信道复杂多变,很难进行信道建模,迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象,往往需要采用不同的水声信道模型,而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度,在分析时不变信道模型、时变信道模型和准静止衰落信道模型的基础上,结合高效信道纠错码(以LDPC码为例),讨论了水声信道模型差异对研究纠错码性能可能带来的影响,为实际设计水声通信系统提供参考。仿真结果表明,尽管不同信道建模方式对系统解码的具体信噪比数值要求不大相同,但编译码参数优化设计的方案基本一致,海试数据则进一步验证了上述结论。

关键词：通信技术水声通信信道模型信道纠错码 LDPC码

浅海水声信道中原模图LDPC码的设计及性能分析

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电子与信息学报 2016年第1期38卷 153-159页

作者：陈震华许肖梅陈友淦苏海涛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361005 桂林电子科技大学教学实践部桂林541004

原模图低密度奇偶校验码相较于传统LDPC码,具有结构简单、迭代译码门限低、易于扩展及线性编译码复杂度等优点。针对强多途、长时延、窄带宽的浅海水声信道,该文研究了PG-LDPC码的设计及性能特征,提出一种码型设计方案,并采用基于原模... 详细信息

原模图低密度奇偶校验码相较于传统LDPC码,具有结构简单、迭代译码门限低、易于扩展及线性编译码复杂度等优点。针对强多途、长时延、窄带宽的浅海水声信道,该文研究了PG-LDPC码的设计及性能特征,提出一种码型设计方案,并采用基于原模图度分布的外部信息转移图算法,对所设计PG-LDPC码的纠错性能进行分析及预测。仿真与实验结果表明,与(3,6)随机规则LDPC码相比,所提的PG-LDPC码在低、高信噪比区域均有良好的纠错性能。

关键词：浅海水声通信纠错码原模图LDPC码外部信息转移图算法

水声正交频分复用系统载波偏移与脉冲干扰估计技术

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声学学报 2014年第4期39卷 435-440页

作者：孙海信徐小卡马力蒯小燕程恩陈友淦厦门大学水声通信与海洋技术教育部重点实验室厦门361005 康涅狄格大学电子与计算机工程系康涅狄格州06269 中国科学院水声环境特性重点实验室北京100190 中国科学院声学研究所北京100190

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... 详细信息

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。

关键词：脉冲干扰载波干扰频率偏移水声通信系统优化解系统性能重采样联合优化联合估计误比特率

多跳水声协作网络中的隐蔽通信与能量消耗优化

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厦门大学学报（自然科学版） 2018年第1期57卷 112-117页

作者：陈友淦刘均慧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福建厦门361102

多跳水声协作网络可提高数据传输速率、降低系统整体能量消耗,但隐蔽性却大大降低.以在多跳水声协作网络中进行隐蔽通信为目标,研究了相同检测概率情况下如何选择最优跳数使系统功耗最小的方法.根据多跳水声协作网络隐蔽通信系统的检测... 详细信息

多跳水声协作网络可提高数据传输速率、降低系统整体能量消耗,但隐蔽性却大大降低.以在多跳水声协作网络中进行隐蔽通信为目标,研究了相同检测概率情况下如何选择最优跳数使系统功耗最小的方法.根据多跳水声协作网络隐蔽通信系统的检测概率计算模型和能量消耗计算模型,在兼顾检测概率与能量消耗的条件下,推导了系统最佳跳数的取值范围,并仿真分析了不同目标信噪比、通信距离等因素对系统跳数优化选择的影响.仿真结果表明,在给定的仿真条件下,多跳水声协作网络隐蔽通信系统的跳数取值在2~6之间,可满足检测概率小于0.5的隐蔽通信要求,同时系统能量消耗相对较低.

关键词：水声通信协作通信隐蔽通信能量优化检测概率

π-旋转LDPC码在浅海水声信道中的性能研究

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厦门大学学报（自然科学版） 2016年第1期55卷 103-107页

作者：金晓婷许肖梅陈友淦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福建厦门361102

浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移的特征,为保证水声数据传输的可靠性,需采用纠错能力强、编译码复杂度低的信道编码技术.低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码凭借其逼近香农限的优势被选为水声信道编... 详细信息

浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移的特征,为保证水声数据传输的可靠性,需采用纠错能力强、编译码复杂度低的信道编码技术.低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码凭借其逼近香农限的优势被选为水声信道编码方案,但其构造复杂度有待优化.本文介绍了一种码率为1/2的π-旋转LDPC码的构造方法,研究其在水声信道上的性能,并结合实际水声信道特点选择编译码参数.仿真结果表明:π-旋转LDPC码在浅海水声通信系统中可行有效,与准循环(quasi cydic,QC)LDPC码性能接近,优于随机LDPC码,在码长1 024bit、译码迭代次数为50时基本能满足水声通信误码率10-4的要求.π-旋转LDPC码对数据的存储空间需求相对较小、易于硬件电路实现,在水声通信系统中有广泛的实用前景.

关键词： π-旋转LDPC码水声通信信道编码

水声通信与信号处理:经略海洋不可或缺的利器--写在“水声通信与信号处理”专题付梓之际

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电子与信息学报 2022年第6期44卷 1-2页

作者：陈友淦鄢社锋瞿逢重余华安良何成兵韩笑不详

一背景说明“深空、深海、深地、深蓝”是人类对世界未知领域的新探索方向。随着海洋强国战略的推进实施,海洋信息技术的重要性日益凸显。陆地物联网技术的突破,为物联网在海洋领域的应用提供了契机。水下物联网(IoUT)是整合空-天-地-... 详细信息

一背景说明“深空、深海、深地、深蓝”是人类对世界未知领域的新探索方向。随着海洋强国战略的推进实施,海洋信息技术的重要性日益凸显。陆地物联网技术的突破,为物联网在海洋领域的应用提供了契机。水下物联网(IoUT)是整合空-天-地-海网络的泛在物联网研究中最具挑战性和最为薄弱的部分。目前,声波依然是在水下进行远距离信息传输最有效的载体。在IoUT应用背景下,水声通信与信号处理面临数据可靠高效传输、海量数据存储与处理、数据安全与维护、硬件部署与维护成本等诸多挑战。挖掘人工智能、大数据和区块链等潜在可应用于IoUT和智慧海洋的技术,均是水声通信和信号处理相关的前沿课题研究。为展示国内在水声通信与信号处理领域的最新研究成果,2021年6月,作为新时代从事水声技术研究的一线工作者,我们深感肩负使命之光荣,决定与《电子与信息学报》编辑部策划推出一期“水声通信与信号处理”专题,得到了国内水声前辈的鼓励指导和青年同行的普遍欢迎。

关键词：水声通信物联网技术海量数据存储水声技术人工智能数据安全海洋领域经略海洋