| 题名 | 浅海水声信道中的相干通信研究 |
| 作者 | 贾宁 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 水声通信 自适应均衡 空间分集 |
| 其他题名 | Underwater acoustic communications in shallow water |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 随着人类开发海洋的速度逐渐加快，水声通信技术，尤其是浅海水声通信技术，越来越受到人们的重视。如何克服浅海水声信道带宽有限、多径复杂、信噪比较低、多普勒效应严重等种种限制，实现可靠的、稳定的高速通信，成了一个值得攻关的课题。 本文对浅海水声信道中的相干通信技术进行了研究，研究内容根据浅海水声信道的特点确定。由于浅海水声信道具有多变性，需要根据实时的信道特性选择相对应的技术与之对抗，因此首先我们介绍了水声信道特性获取的办法，提出了一种可以应用到实际通信系统中的信道估计方案，然后提出了一种基于信道估计参数的自适应均衡技术来对抗浅海水声信道复杂时变的多径，能够很好的应用在水声数字语音实时通信系统当中，并通过两次浅海试验中进行了验证。阵列接收可以在对抗浅海水声信道严重空间衰落的同时提高信噪比，我们通过模拟和两次海洋试验的数据处理，对当前应用较多的几种阵列接收机算法的性能进行了比较和分析，并根据浅海水声信道的特点，提出一种改进型时间反转级联单路均衡的方法，可以应用于水声信道快速变化的情况。文章的最后研究了使用MIMO技术进行信道扩容或者实现多用户通信的方法，海洋试验结果证明，时间反转级联自适应干扰抵消器可以有效的应用到浅海MIMO系统当中。 作者理论研究和试验工作的创新点有： 1. 在对浅海水声信道进行分析的基础上，提出使用m序列码作为帧头信号，可以同时达到时频同步、信道估计和均衡训练三种目的，不但可以提高有效信号的占空比，还可以在帧头就完成多普勒频偏的测量，减小了系统的缓存。 2. 将双向判决反馈均衡器引入到水声通信中并做了改进。提出根据信道估计选择均衡器结构和算法的方法，并给出了一种快速初始化均衡器参数的方法，模拟和试验结果证明它能提高均衡器的收敛速度。 3. 将这种均衡器算法应用到了水声数字语音实时通信系统中，通过两次海试证明了算法的可行性和可靠性。 4. 提出了一种改进型的时间反转级联单路均衡方法，与传统方法相比，更能对抗水声信道的快速变化。 5. 使用时间反转级联自适应干扰抵消器实现了浅海MIMO系统，在1、3、5km的浅海试验中，使用2元发射换能器可以扩充1倍的信道容量。 |
| 英文摘要 | As the exploit of the ocean develops, underwater acoustic communication is getting more and more important, especially in the shallow water. To realize a stable and reliable communication system is valuable but difficult, you have to confront the band limit, complicated multipath, low Signal Noise Rate (SNR) and Doppler effect in the shallow water channel. The subject of this dissertation is coherent digital acoustic communication in shallow water and the objective of the research is to develop algorithms for reliable communication in the shallow water channel. The characteristics of shallow water acoustic channel are introduced at first, and we emphasize the importance of channel estimation which can be used to choose the corresponding algorithms. A kind of equalizer based on channel estimation is proposed, which has been used in a real time digital underwater voice communication system. This equalizer and system have been tested in two sea experiments, and the results prove that they both had good performance. Vertical array is used for space diversity and SNR increasing, three different array algorithms are analyzed next. The comparison results with simulation and sea experiment data shows that the performance of the algorithms varies with different channels. A modification version of time reversal following equalizer is proposed to confront the huge change of the acoustic channel. MIMO technique is presented at last which can be used to improve the channel capacity efficiently. The method time reversal following adaptive interference canceller is used in the MIMO system which was established in a sea experiment, and the results show that using two transmitters twice data rate was obtained then one. |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 103 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/334]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贾宁. 浅海水声信道中的相干通信研究[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2008. |
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