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哈尔滨工程大学学报 2016年第4期37卷 538-543页

作者：张友文孙大军刘璐哈尔滨工程大学水声技术重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院黑龙江哈尔滨150001

为良好水声信道条件设计的通信方案在恶劣信道条件下无法工作,而为恶劣水声信道条件设计的通信方案在良好信道条件下虽然可以有效工作,但是系统频谱利用率极低;为提高系统的频带利用率,通常的手段是提高调制星座的阶数,然而大量实践研... 详细信息

为良好水声信道条件设计的通信方案在恶劣信道条件下无法工作,而为恶劣水声信道条件设计的通信方案在良好信道条件下虽然可以有效工作,但是系统频谱利用率极低;为提高系统的频带利用率,通常的手段是提高调制星座的阶数,然而大量实践研究工作表明高阶的调制星座很难在水声信道有效工作。针对以上问题,本文提出一种联合超Nyquist信号发射技术和速率兼容打孔编码技术的自适应迭代接收技术;在低阶星座条件下通过超Nyquist信号发射技术可提高系统的频带利用率,采用速率兼容打孔卷积码编码技术可适应信道变化提高系统的稳健性。仿真研究表明本文提出的方案的频谱利用率在较高信噪比的加性高斯白噪声信道条件下可以超过QPSK调制的信道容量。湖上高速(最高6 kn)走航试验表明:在浅水时变的多途信道条件下,本文提出的超Nyquist发射方案可是实现无误码率数据传输,其频谱利用率为1.8 bit/(s·Hz)。

关键词：迭代接收机水声通信多途扩展多普勒扩展超Nyquist技术速率兼容打孔编码技术迭代均衡

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基于差分Pattern编码的水声Chirp-rate调制的研究

基于差分Pattern编码的水声Chirp-rate调制的研究

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作者：仇异北京理工大学

学位级别：硕士

水声通信技术作为水下设备通信、导航的基础技术之一，在多途效应显著、多普勒效应明显、带宽受限的水声信道环境下，实现实时、高速、稳定的水声通信具有重要的意义。本文针对带宽较窄的水声信道带来的信号多途扩展和多普勒频偏的影响... 详细信息

水声通信技术作为水下设备通信、导航的基础技术之一，在多途效应显著、多普勒效应明显、带宽受限的水声信道环境下，实现实时、高速、稳定的水声通信具有重要的意义。本文针对带宽较窄的水声信道带来的信号多途扩展和多普勒频偏的影响，提出并验证了一套基于线性调频扩频和差分Pattern时延差编码相结合的水声通信调制解调方案。首先，分析和阐述了水声通信的基本知识，包括系统的基本组成，经典的多途水声信道模型，详细介绍了Pattern时延差编码和差分Pattern时延差编码的原理，对其抗多途性能、抗多普勒性能、抗干扰性进行了详细分析，并进一步在Matlab平台上对其性能进行了仿真验证。然后，提出了将扩频和差分Pattern时延差编码相结合的调制算法，其中扩频采用Chirp-Rate调制（CRM）线性调频扩频。一方面，CRM具有较强的抗多径能力和抗多普勒效应;另一方面，将Chirp码作为差分Pattern时延差编码的码型，能加大码元的脉宽，适用于带宽受限的水声信道;再一方面，通过时延差值携带的信息和Chirp信号携带的信息，使得方案中一个信息码元可同时传输二维信息，相比于Pattern时延差编码水声通信速率可提升33.3%。最后，提出了一种基于分数阶傅里叶变换（FRFT）的解调算法，通过FRFT对不同调频斜率的Chirp信号在分数阶不同u域的聚焦作用，实现对时延差值信息和Chirp信息进行二维译码。在Matlab平台上，通过大量的系统仿真实验验证了，在信噪比为0dB的前提下，相对于拷贝相关器译码，在大于30Hz的多普勒频偏下，误差可控制在10e5内。仿真结果证实了CRM-DPDS水声通信系统具有较强的抗多途、抗多普勒、抗干扰性能，鲁棒性较强。

关键词：水声通信多途扩展多普勒效应差分Pattern编码 FRFT

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水声通信信道模拟器技术研究

水声通信信道模拟器技术研究

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作者：郭璇哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

水声通信技术是近年来发展迅速、研究内容相当广泛的一门学科。水声信道与无线电信道具有许多明显的差异。水声信号在海洋中传播时,受到信道中海水温盐深特征、声传播特性、多途扩展特性及多普勒频移特性等限制因素以及时变、空变的影响... 详细信息

水声通信技术是近年来发展迅速、研究内容相当广泛的一门学科。水声信道与无线电信道具有许多明显的差异。水声信号在海洋中传播时,受到信道中海水温盐深特征、声传播特性、多途扩展特性及多普勒频移特性等限制因素以及时变、空变的影响,导致实际海洋水声通信信道特性极其复杂多变。本文提出的水声通信信道模拟器依据水声学经典理论,通过数学模型、物理模型及计算机辅助设计软件将水声信道中复杂参数转换为计算机软件模块;建立多途扩展模型、多普勒频移模型及时变水声信道模型;实现海洋水声环境特性分析及仿真、经典水声传播仿真功能,建立实用的水声通信信道模型。论文首先介绍了水声建模相关理论,重点分析了水声信道中的多途扩展和多普勒频移特性;进行了水声通信信道模拟器总体设计,以计算机和声卡为硬件基础,在LabVIEW平台中完成软件模块设计、数据流程设计、界面设计及代码实现。软件模块主要包括多途扩展仿真、多普勒频移仿真、噪声仿真、综合仿真以及虚拟信号源。最后通过实验室性能测试,借助MATLAB分别对信号进行多途扩展波动仿真、多普勒频移仿真、添加指定信噪比噪声仿真、及包括以上三种仿真的综合仿真结果进行性能测试。本信道模拟器可达到输出信噪比在-20dB30dB;任意设定、最大多途扩展数15;模拟多普勒频移0-60节等性能指标,可为水声通信技术研究提供实用的信道模型。

关键词：水声信道多途扩展多普勒频移模拟器

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浅海声信道特性研究

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科技创新导报 2011年第2期8卷 6-7页

作者：杜召平殷敬伟惠俊英中国人民解放军91388部队哈尔滨工程大学

研究了浅海声信道特性。水声信道特性直接影响水下目标探测、定位、跟踪和水声通信的性能,通过仿真研究分析了信道频率特性呈梳状结构及信道多途扩展特性,并分析了收、发节点的布放位置对声信道特性的影响。以信道的互相关函数描述不同... 详细信息

研究了浅海声信道特性。水声信道特性直接影响水下目标探测、定位、跟踪和水声通信的性能,通过仿真研究分析了信道频率特性呈梳状结构及信道多途扩展特性,并分析了收、发节点的布放位置对声信道特性的影响。以信道的互相关函数描述不同时刻信道之间的相关性,通过湖试数据分析了信道的时变特性。

关键词：水声信道梳状滤波器多途扩展时变特性

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