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水声通信中混沌调制检测

水声通信中混沌调制检测

作者：张聪慧上海交通大学

学位级别：硕士

随着人类对海洋资源及其战略地位认识的深化,相关的水下技术引起了学术、工业、军事等各方面越来越多的关注。而水声通信作为水下技术的基础环节,有着重要的研究价值和科研地位。水下非合作通信的研究,更是以保障海洋安全为目的的具体... 详细信息

随着人类对海洋资源及其战略地位认识的深化,相关的水下技术引起了学术、工业、军事等各方面越来越多的关注。而水声通信作为水下技术的基础环节,有着重要的研究价值和科研地位。水下非合作通信的研究,更是以保障海洋安全为目的的具体研究方向。它旨在在水下通信中从第三方对通信信号进行截获、破解,完成通信信息的还原。而其中,水声通信信号的调制检测识别是破解信息的关键一步,它主要是在未知发送端调制信息的前提下,确定发送端数字信号的调制类型及调制阶数,为后续的信号解调、干扰识别提供有效的信息保障。水声信道窄带宽、长时延、多径明显,且水下环境复杂多变。又由于调制检测中,接收方没有先验知识,是对信号的一种“盲”检测。另外,近些年来随着水下保密通信研究的深入,各种先进的、新型的调制方式都被用在了水声通信中。因此,我们需要研究新的算法来解决水声通信中的调制检测所面临的巨大挑战。本文正是以水下非合作通信为具体的应用背景,针对用于水下保密通信的基于混沌序列的多进制混沌频率调制、多进制混沌相位调制两种调制方式,对在接收端截获这两种信号的调制检测识别算法进行研究,具体研究成果简述如下:研究了基于瞬时特征的水声通信中混沌调制检测问题。针对水下保密通信提出的多进制混沌频率调制(Chaotic M-ary Frequency Shift Keying,CMFSK)和混沌多进制混沌相位调制(Chaotic M-ary Phase Shift Keying,CMPSK)信号模型设计了基于瞬时特征的检测识别算法,利用该方法在水下非合作通信中以第三方接收端对该信号进行调制检测识别。该算法主要为提取接收端截获信号的瞬时相位、瞬时频率后,利用瞬时相位与瞬时频率设计了三个与之相关的新的瞬时特征,将其用于评估检测混沌调制信号。将三个瞬时特征进行分层次、多级检测并设计合理的阈值,通过求出的信号的瞬时特征值与阈值比较后区分识别,共识别了2FSK、4FSK、C2FSK、C4FSK、2PSK、4PSK、C2PSK、C4PSK八种信号类型。通过仿真验证了八种不同调制的信号通过AWGN信道和Bellhop水声信道后,在接收端进行调制检测,得到了较高的检测率,证明了所提算法的可行性,并为后续实验验证提供了依据。研究了基于循环谱特征的水声通信中混沌相位调制检测问题。针对瞬时特征的检测识别算法只能检测出混沌相位调制信号的调制类型而无法识别出调制阶数的问题,利用信号的循环谱特征对混沌相位调制信号进行检测识别。利用循环谱密度函数中循环频域上的最大值和频域上的最大值的比值设计了新的循环谱特征,将其用于评估检测C2PSK、C4PSK信号。并利用信号通过Bellhop水声信道的接收信号的循环谱特征的概率密度进行阈值的估计工作。因此,和基于瞬时特征的调制检测方法进行整合,形成一套完整的、多层次的调制检测算法,可检测包括混沌调制在内的共八种信号类型,并可区分出各种信号的调制阶数,该算法简洁、易操作、设计合理时效果较为理想。开发了水声调制解调器实验平台以及实验验证了提出的基于瞬时特征和循环谱特征的调制检测算法。简要介绍了已完成部分开发的基于软件定义的水声调制解调器与AquaSeNT水声调制解调器,并分别从硬件架构、软件界面、应用的关键技术等方面给出了具体的方案以及开发成果。利用AquaSeNT水声调制解调器,对提出的基于瞬时特征和循环谱特征的调制检测算法进行了湖试实验的验证,实验结果表明该算法具有很好的调制检测效果。

关键词：调制检测混沌调制水声通信

复合材料冲击损伤的非线性超声导波调制检测方法

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复合材料冲击损伤的非线性超声导波调制检测方法

基于低复杂度加法网络的非正交多址接入短报文多用户检测算法研究

中国声学学会2017年全国声学学术会议

作者：李卫彬邓明晰厦门大学后勤工程学院

0引言1复合材料具有比强度、比刚度高,抗疲劳性、耐腐蚀性好,材料力学性能可设计,易于整体成形等优点,被广泛应用于航空航天飞行器结构。但是由于复合材料结构本身的特点,对冲击损伤容限度较小。在制造和使用过程中,经常会遇到工具坠落... 详细信息

0引言1复合材料具有比强度、比刚度高,抗疲劳性、耐腐蚀性好,材料力学性能可设计,易于整体成形等优点,被广泛应用于航空航天飞行器结构。但是由于复合材料结构本身的特点,对冲击损伤容限度较小。在制造和使用过程中,经常会遇到工具坠落、跑道碎石等低速、低能冲击损伤。复合材料结构受冲击后,对压缩载荷和层间剪切载荷的阻抗作用会变弱。对复合材料结构中冲击微损伤的早期检测可以有效减少或避免类似事故的发生。

关键词：复合材料冲击损伤超声导波调制检测

来源： cnki会议评论

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2409-2417页

作者：王骥李子龙肖健李涣哲谢文武余超华中师范大学物理科学与技术学院湖北武汉430079 湖南理工学院信息科学与工程学院湖南岳阳414006

针对非正交多址接入(NOMA)系统中,接收机使用串行干扰删除算法译码时需要已知干扰用户的调制方式而产生额外的信令开销问题,该文提出一种基于联合星座轨迹图和深度学习的NOMA短包传输干扰用户调制方式盲检测算法。考虑在通信设备部署神... 详细信息

针对非正交多址接入(NOMA)系统中,接收机使用串行干扰删除算法译码时需要已知干扰用户的调制方式而产生额外的信令开销问题,该文提出一种基于联合星座轨迹图和深度学习的NOMA短包传输干扰用户调制方式盲检测算法。考虑在通信设备部署神经网络时存在计算复杂度高和能量消耗大等不足,将原始卷积神经网络替换为深度加法网络,在调制检测准确率,计算延迟和能耗等方面进行了充分比较,使用时域过采样技术改善低信噪比下的识别率。最后分析并验证了功率分配,数据包长度对检测性能的影响。

关键词：非正交多址接入调制检测深度加法网络过采样

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下行多用户叠加传输（MUST）技术研究

下行多用户叠加传输（MUST）技术研究

作者：李玉立北京邮电大学

学位级别：硕士

随着移动通信技术的飞速发展,相应的技术标准也不断演进。移动通信经历了模拟调制到数字调制的转换,数据传输从无到有并且传输速率也大幅增长。正在制定的5G标准追求更高的传输速率和频谱效率,达到低时延、高可靠、低功耗的要求。与此同... 详细信息

随着移动通信技术的飞速发展,相应的技术标准也不断演进。移动通信经历了模拟调制到数字调制的转换,数据传输从无到有并且传输速率也大幅增长。正在制定的5G标准追求更高的传输速率和频谱效率,达到低时延、高可靠、低功耗的要求。与此同时,多址接入技术也在不断发展。通信技术的飞速发展,在很大程度上能够满足未来一段时间宽带移动通信的需求。然而,随着智能终端的普及和应用,新的移动业务需求也不断增长,对无线传输速率的需求呈指数级增长,无线通信的传输速率仍将很难满足未来移动通信的需求。在《5G愿景与需求白皮书》中IMT-2020(5G)推进组提出,5G是定位在使无线网络具有更高的频谱效率,更快的速度和更大的容量,其中,频谱效率相比4G提升5～15倍。在实现良好系统吞吐量的同时,为了保持接收的低成本,在4G中采用了正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术,只能为一个用户分配单一的无线资源,例如按频率、时间或空间分割。因此,面向5G频谱效率提升的需求,业内提出采用新型多址接入复用方式,该技术被纳入3GPP(the 3rd Generation Partnership Project)研究项目,命名为多用户叠加传输(Multi-User Superposition Transmission,MUST)技术,通过功率域、码域或星座域的叠加,在相同的资源块内传输多个用户的数据,提高频谱效率和接入用户数。但用户信号叠加后,相当于人为引入干扰,因此需要在接收端进行干扰消除。多用户叠加场景下,接收端获取干扰信号参数的方法有两种,一种是通过信令通知,另一种是在接收端进行检测,由接收端根据接收到的信号判断是否存在干扰以及干扰的调制方式等参数。前者的优势是接收端无需增加检测算法,但是增加了信令的开销;而后者能够减少信令开销,但是需要增加接收机的复杂度,并且对于接收端的检测算法的复杂度和可行性也有待评估。本文在上述背景下,跟进3GPP的对多用户叠加传输技术的研究,对MUST场景下的接收端干扰信号检测算法进行了设计和评估。干扰信号检测包括两部分,一是干扰的存在性检测,二是干扰的调制阶数判断。对于干扰的存在性检测,提出了基于阈值估计思想的检测算法。该算法的检测率随着信噪比(Signal-to-NoiseRatio,SNR)的增加而上升,并且在SNR足够高时能够达到100%,但是对干扰存在检测率较低时,并不会对目标用户的吞吐量产生严重影响。对于干扰调制阶数检测,已经有相当数量的文献做过这方面的研究,主要包含基于似然比检测的调制识别、基于特征提取的调制识别、基于星座图聚类的调制识别等几类算法,本文通过对多用户叠加场景下的检测问题进行分析和简化,提出了三种干扰检测算法,分别是基于最小平均欧氏距离的调制检测、基于最小相对平均欧氏距离的调制检测和基于最大似然准则的调制检测。前两种算法的检测结果分别偏向于高阶调制和低阶调制,而在其他调制方式下,检测率均不能达到性能要求。而基于最大似然准则的调制检测算法,在QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制时检测率能够达到100%,而在其他高阶调制时,当信道条件足够好,即SNR较高时,检测率也能够达到100%。多用户叠加传输技术中对干扰信号进行检测,需要在接收端增加检测算法,并且在检测到干扰后,需要使用非线性接收机算法进行干扰消除。而干扰检测和消除算法都需要进行大量的计算,因此,牺牲接收端的复杂度来节约信令开支是否得偿所失有待进一步研究评估。

关键词： MUST 干扰检测调制检测干扰消除

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压电陶瓷压电特性的激光调制法测量研究

应用光学 2004年第3期25卷 27-32页

作者：易迎彦周泽兵华中科技大学物理系湖北武汉430074

　介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法。采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声。与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点... 详细信息

　介绍可测量压电陶瓷压电特性的激光干涉调制测量方法。采用相干检测原理对信号进行提取,不仅可以抑制噪声对干涉信号的影响,而且还可以大大降低光电探测器和电路的1/f噪声。与通常干涉仪测量方法相比,这种方法具有测量灵敏度高等优点。利用该方法对压电陶瓷压电特性进行了测量,讨论了激励电压信号的频率、幅度对压电陶瓷压电常数d31的影响,并对其压电迟滞曲线进行了测量。

关键词：激光干涉调制检测压电陶瓷压电特性

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激光干涉条纹锁定系统的设计与实现

武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2011年第5期33卷 698-701页

作者：易迎彦杨应平武汉理工大学理学院湖北武汉430070

为测量λ/4波长以下位移,研制了激光干涉条纹锁定系统。将干涉仪的工作点稳定在暗点,使其具有线性好和灵敏度高等优点。该系统由激光器及稳频装置、干涉系统、检测及控制电路、位移反馈执行机构(压电陶瓷),以及数据采集系统组成。实验... 详细信息

为测量λ/4波长以下位移,研制了激光干涉条纹锁定系统。将干涉仪的工作点稳定在暗点,使其具有线性好和灵敏度高等优点。该系统由激光器及稳频装置、干涉系统、检测及控制电路、位移反馈执行机构(压电陶瓷),以及数据采集系统组成。实验结果表明,所研制的干涉条纹锁定系统在0～0.5 Hz的频带内,其干涉仪的分辨度达到λ/1 500水平;而在0～50 Hz的频带内,其干涉仪的分辨度达到λ/400水平。频谱分析表明,在0.1 Hz和5 Hz时的分辨度分别为7×10-11 m/Hz^(1/2)和1×10-11 m/Hz^(1/2)。

关键词：激光干涉调制检测压电陶瓷条纹锁定