OFDM水声通信自适应调制算法研究

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出了利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量实时评估的方法,通过信道长度自适应修正机制,实现了对未知水声信道高精度、快速估计;针对水声信道造成的OFDM子载波特性差异,基于信道估计结果,提出了在码元总速率、能量约束条件下,各个OFDM子载波局部速率、功率优化分配的自适应调制算法,相比于传统的等功率、速率分配算法,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了本文研究内容的有效性。     

正交频分复用水声通信自适应调制算法

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量评估的方法。通过信道长度自适应修正机制,实现对未知水声信道的高精度估计。针对水声信道造成的正交频分复用子载波特性差异,基于信道估计结果,提出在码元总速率、能量约束条件下,各个正交频分复用子载波速率、功率优化分配的自适应调制算法。与传统的等功率、速率分配算法相比,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了研究内容的有效性。     

面向浅海水声通信的TB-GOMP信道估计算法

针对广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit, GOMP)算法复杂度较高、估计误差偏大、所需导频数过多、估计性能过度依赖原子选择数且未充分考虑噪声情况的问题,提出基于原子门限和回溯的广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit algorithm based on atomic threshold and backtracking, TB-GOMP)算法,并将其应用于水声正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统的压缩感知信道估计框架中。所提算法从多角度对GOMP算法进行改进,首先提出合理的原子门限,对原子精细筛选,利用原子门限不仅可以提高支撑集可靠性,还能通过降低运算复杂度缩短运行时间;其次,引入回溯思想消除算法中包含的误选原子,提高信道估计精度;最后,充分考虑到噪声因素,将迭代停止条件设置为噪声的L₂范数。多组实验结果表明所提算法在噪声环境下能有效估计浅海水声信道,并且在估计精度、...     

相位调制水声通信同步算法

水声信道中存在大量的脉冲噪声和多普勒频移效应,这会给通信同步带来困难,造成水声通信系统最佳采样位置发生较大偏移,严重影响后续通信算法的处理效果。从复杂水声信道中实现较精确通信同步的目的出发,借助相位调制水声通信系统的特点,综合利用线性调频序列和m序列各自的优势,提出了一种由帧同步、位同步双重机制共同组成的水声通信同步算法,经过仿真、湖试及江试,证明了该算法的有效性。     

基于扩展H∞滤波的OFDM自适应盲信道估计算法

针对OFDM系统中的信道估计问题,提出了一种基于扩展H∞滤波的OFDM自适应盲信道估计方法。该方法通过对常规H∞算法进行改进,实现了在OFDM系统中能自适应跟踪信道的变化特征,从而使均方误差的性能随着输入信噪比的增加得到很大的提高。仿真结果也验证了该算法优于卡尔曼和H∞估计算法,具有计算复杂度低,运算量小、收敛速度快、算法灵活等特性。     

基于OFDM技术的水声语音通信系统设计与实现

为了克服水声信道具有的有效通信带宽及其时变、空变等特性,采用了能够有效抗频率选择性衰减、抗多径干扰以及具有很高频谱利用率的正交频分复用技术;使用AMBE-2000芯片对语音编码进行压缩,设计了适用于水声信道环境下的实时语音通信系统,并对系统的主要硬件电路和软件设计进行了分析;对语音信号作了插入舒适噪声、回波消除、音量控制等处理;最后,进行了系统联调和水池试验,结果显示:该语音通信系统通话清晰,证明了该系统的有效性和实用性.     

TCM在基于OFDM的水声通信系统中的应用研究

信道带宽窄、强多途、强噪声干扰一直是水下信息高速、可靠传输的主要障碍,文中提出用网格编码调制技术(trellis-coded modulation,TCM)与正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)相结合的传输体制可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题。详细介绍了TCM、TCM-8PSK的原理及在基于OFDM的水声通信系统中的应用,理论分析和计算机仿真结果表明,使用该传输体制的水声通信系统能在不损失数据速率也不增加带宽的情况下能使编码增益提高3 dB左右,水声通信系统的性能得到明显改善。     

OFDM系统中基于补零DFT信道插值算法的研究

针对OFDM系统中基于补零DFT实现信道插值的算法,对传统的时域方法和变换域方法进行了分析,并提出了一种新的补零方法。首先通过理论分析指出传统的基于补零DFT实现信道插值算法中,时域方法和变换域方法是等效的;通过对信道插值算法中冲激响应估计序列进行补零的分析,指出补零操作是为了重构出冲激响应的N点采样序列(N表示总子载波数),并针对传统补零方法在一定条件下产生的重构误差,提出了一种新的补零方法。仿真结果表明以上理论分析是正确的,新补零方法可以减小一定条件下的重构误差,增强信道插值算法对信道延迟分布的鲁棒性,有效提高系统的性能。     

OFDM系统中基于补零DFT信道插值算法的研究

针对OFDM系统中基于补零DFT实现信道插值的算法,对传统的时域方法和变换域方法进行了分析,并提出了一种新的补零方法。首先通过理论分析指出传统的基于补零DFT实现信道插值算法中,时域方法和变换域方法是等效的;通过对信道插值算法中冲激响应估计序列进行补零的分析,指出补零操作是为了重构出冲激响应的 点采样序列( 表示总子载波数),并针对传统补零方法在一定条件下产生的重构误差,提出了一种新的补零方法。仿真结果表明以上理论分析是正确的,新补零方法可以减小一定条件下的重构误差,增强信道插值算法对信道延迟分布的鲁棒性,有效提高系统的性能。     

基于散射信道的OFDM/OQAM信道估计方法

针对散射信道下OFDM/OQAM系统的信道估计问题,将散射信道建模为瑞利衰落信道,对预编码信道估计方法进行了分析,并且提出了一种改进的预编码信道估计方法。该方法通过改变导频结构的布置,减小预编码矩阵的维数,对未编码符号的干扰通过置零法进行消除,从而降低了预编码信道估计方法的计算复杂度。仿真结果表明,改进方法保证了信道估计的性能,与现有的预编码方法相比,改进方法显著降低了计算复杂度,同时不会产生额外的导频功率消耗。     

OQAM/OFDM系统中基于压缩感知的离散导频信道估计方法

针对多径信道条件下,偏移正交幅度调制的正交频分复用(OQAM/OFDM)系统中采用导频序列方式进行信道估计时导频开销较大的问题,提出一种基于压缩感知的离散导频信道估计方法。该方法利用无线信道的稀疏特性,建立基于压缩感知的OQAM/OFDM系统信道估计模型,对离散导频结构进行了优化设计,使较少的导频符号随机分布在子载波上,在接收端利用信号恢复算法实现信道估计。该方法能够显著减少导频数量,并实现高精度信道估计性能,通过实验仿真对比验证了所提方法在慢时变和快时变的无线信道条件下的有效性。     

ELF通信信道编码及调制方案的研究

围绕ELF通信中如何选择合适的信道编码及调制解调方式进行了初步的探讨,比较了在高斯白噪声条件下各种调制方式的性能,对信道编码方式进行了分析.最后采用级联编码技术和MSK调制方式,并进行了仿真,所得结论与理论分析相一致,说明了该方案的可行性.     

OFDM/OQAM系统信道估计改进方法

在基于导频的信道估计方法中,伪导频的功率决定了该信道估计方法的性能.为了提高OFDM/OQAM系统的信道估计精度,提高频谱效率,提出一种基于改进导频结构的信道估计方法.在原有导频结构的基础上,对其中功率最高的导频结构进行改进,并给出对应的信道估计方法.由于缺乏足够的接收信号先验知识,无法直接对信道进行估计.为了解决这一...     

基于水下地形匹配的捷联系统误差估计方法

潜器进入匹配区时捷联系统已积累了一定的误差,有效利用匹配信息对误差进行修正是保证后续航行精度的基础;通过建立水下地形匹配辅助导航系统误差模型,以地形匹配模块和深度压力传感器测量的位置信息和深度作为量测量,设计了卡尔曼滤波器。仿真研究证明:所设计的滤波器具有良好的估计精度;同时,通过设计潜器航行动作证明了相关误差量的估计效果与潜器运动激励有关,为匹配区内进行误差估计时潜器所采用的运动状态提供了参考。     

基于Langevin型随机共振的水中目标线谱检测

将Langevin型双稳态随机共振系统应用于水声时变线谱信号的检测,提出了设计水声线谱检测系统可以利用的外在参数。在水听器端建立了时变线谱模型,考查了随机共振系统对水声环境的适应能力。实验发现在信噪比变化、声压起伏、线谱漂移等情况下,系统都能较好的工作,为水声领域新型线谱检测系统的设计提供了依据。