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人工智能技术在水声通信中的研究进展 被引量:15
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作者 陈友淦 许肖梅 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1536-1544,共9页
海洋环境大动态变化特性导致水声信道复杂的时-空-频变,传统水声通信技术难以有效地与之自适应匹配。目前仍无法研制出一种能在各类海洋环境下均满足水声业务指标的水声通信机,更难以在全天候条件下实现大规模、稳健可靠的水声通信组网... 海洋环境大动态变化特性导致水声信道复杂的时-空-频变,传统水声通信技术难以有效地与之自适应匹配。目前仍无法研制出一种能在各类海洋环境下均满足水声业务指标的水声通信机,更难以在全天候条件下实现大规模、稳健可靠的水声通信组网应用。近年来,人工智能和大数据的迅速发展,为突破传统水声通信技术瓶颈、建设海洋物联网带来新思路。本文对国内外利用人工智能技术解决水声通信难题的研究状况进行了概述,结合水声信道特性梳理了水声通信领域应用人工智能技术的主要思路,围绕人工智能技术从水声通信物理层和网络层两方面进行归纳,最后对未来的人工智能与水声通信交叉研究进行总结展望。 展开更多
关键词 水声 声通信 水声通信 人工智能 水下通信 机器学习 深度学习 海洋物联网
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水声通信中一种新型无前后缀的单载波频域均衡技术 被引量:5
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作者 涂星滨 肖芳贵 许肖梅 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期758-766,共9页
单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术... 单载波频域均衡(SC-FDE)是水声通信中实现高数据率传输的重要技术之一,但传输序列中周期性插入的循环前缀或保护间隔等前后缀降低了频带利用率和通信速率。该文在时间反转(TR)处理的基础上提出一种新型无前后缀的水声单载波频域均衡技术,即发射机传输无前后缀的单载波信号,接收机对各个数据块的后缀进行重构并利用频域均衡技术消除符号间干扰。重构数据块后缀作为接收机的核心部分,主要包括3个步骤:TR处理、干扰消除和后缀重构。首先,TR处理将来自接收阵元的多通道信号融合为单通道信号,并且其等效信道冲激响应(即q函数)的稳定主峰避免了后缀重构中的噪声放大。然后,通过干扰消除,去除来自前一数据块的块间干扰(IBI)和来自当前数据块的反因果干扰(ACI)。最后,根据q函数主峰及其右侧的因果部分计算信号的各个路径分量,实现数据块的后缀重构。实验结果验证了这一技术的有效性,并且性能优于现有无前后缀的单载波频域均衡技术。 展开更多
关键词 水声通信 单载波 频域均衡 前后缀 时间反转
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低信噪比条件下时间反转扩频水声通信研究 被引量:13
3
作者 周跃海 李芳兰 +1 位作者 陈楷 童峰 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1685-1689,共5页
直接序列扩频提供了一种低信噪比条件下水声通信的有效手段,但在低信噪比条件下直扩系统常用的信道均衡,rake接收机等抑制多径干扰方法性能下降。该文结合具有突出时间、空间聚焦能力的多通道被动时间反转技术与直接序列扩频抑制低信噪... 直接序列扩频提供了一种低信噪比条件下水声通信的有效手段,但在低信噪比条件下直扩系统常用的信道均衡,rake接收机等抑制多径干扰方法性能下降。该文结合具有突出时间、空间聚焦能力的多通道被动时间反转技术与直接序列扩频抑制低信噪比条件下多径干扰的影响,并采用卷积纠错编码进一步提高通信性能。湖试结果证明了该技术方案的有效性。 展开更多
关键词 水声通信 多通道时间反转 直接序列扩频 卷积编码
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采用主分量分析的非合作水声通信信号调制识别 被引量:10
4
作者 江伟华 童峰 +1 位作者 王彬 刘世刚 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1670-1676,共7页
由于信道传输特性、信噪比低等因素的影响,非合作水声通信信号的调制识别极具挑战性。对信号功率谱、平方谱进行主分量分析,提取代表不同类型调制信号特有信息的主分量作为特征参数,从而降低特征参数维度、抑制噪声影响,并在此基础上设... 由于信道传输特性、信噪比低等因素的影响,非合作水声通信信号的调制识别极具挑战性。对信号功率谱、平方谱进行主分量分析,提取代表不同类型调制信号特有信息的主分量作为特征参数,从而降低特征参数维度、抑制噪声影响,并在此基础上设计一种基于人工神经网络的水声通信信号调制方式分类器。海上实录信号数据的识别实验结果表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 声学 水声通信信号 谱特征 调制识别 主分量分析 人工神经网络分类器
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采用时反和时频差分OFDM的水声语音通信方法 被引量:5
5
作者 周跃海 江伟华 +1 位作者 陈磊 童峰 《应用声学》 CSCD 北大核心 2015年第4期283-290,共8页
针对水声信道多径、时变、多普勒等恶劣传输特点对水声语音通信的严重影响,本文采用多通道时间反转和时频差分OFDM进行水声语音通信技术方案设计,该方法首先通过多通道时间反转进行时间域和空间域多径聚焦,进而结合时频差分OFDM调制解... 针对水声信道多径、时变、多普勒等恶劣传输特点对水声语音通信的严重影响,本文采用多通道时间反转和时频差分OFDM进行水声语音通信技术方案设计,该方法首先通过多通道时间反转进行时间域和空间域多径聚焦,进而结合时频差分OFDM调制解调抑制残留多径的影响。由于无需采用信道估计和均衡算法,系统实现方便、复杂度低,同时对信道具有一定程度的稳健性。该方法语音压缩编码采用混合激励线性预测编码。仿真实验和海试实验表明了本文方案的有效性。 展开更多
关键词 水下语音通信 多通道时间反转 时频差分OFDM
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水声通信与水声网络的发展与应用 被引量:49
6
作者 许肖梅 《声学技术》 CSCD 2009年第6期811-816,共6页
水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的... 水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。 展开更多
关键词 水声Modem 水声网络 水声信道 Seaweb
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时变信道下的被动时间反转扩频水声通信 被引量:2
7
作者 周跃海 曹秀岭 +1 位作者 吴燕艺 童峰 《应用声学》 CSCD 北大核心 2015年第6期509-515,共7页
多通道被动时间反转可通过对信道多径进行时间、空间聚焦实现信道匹配,但低信噪比、时变特性造成的信道特性失配对时间反转处理的性能造成严重影响。在垂直阵接收的基础上,本文采用码片级信道估计获取水声信道特性并进行周期性更新,并... 多通道被动时间反转可通过对信道多径进行时间、空间聚焦实现信道匹配,但低信噪比、时变特性造成的信道特性失配对时间反转处理的性能造成严重影响。在垂直阵接收的基础上,本文采用码片级信道估计获取水声信道特性并进行周期性更新,并采用已判决码元产生的扩频码片作为信道估计训练序列,结合稀疏信道估计算法抑制零值抽头上的估计噪声,从而可有效改善时变、低信噪比条件下的被动时间反转处理的时、空多径聚焦效果,提高扩频通信性能。通过湖试实验比较了采用稀疏信道估计、传统信道估计算法的时反扩频接收机,以及经典直扩接收机的通信性能,实验结果表明:本文方案可在低信噪比获得较好的性能,并有效抑制时变信道对时反扩频通信性能的影响。 展开更多
关键词 时变信道 稀疏信道估计 被动时间反转 直接序列扩频
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码率兼容QC-LDPC码在水声通信中的应用 被引量:2
8
作者 林梅英 许肖梅 +1 位作者 陈友淦 张兰 《声学技术》 CSCD 2014年第5期460-463,共4页
针对水声信道复杂多变、强多途和大起伏干扰等特点,提出采用码率兼容QC-LDPC码的自适应信道编码技术,以提高水声数据传输的可靠性和水声信道的信道吞吐率。建立了码率兼容QC-LDPC码在水声信道中的仿真模型,构造码率为1/2、2/3…5/6等一... 针对水声信道复杂多变、强多途和大起伏干扰等特点,提出采用码率兼容QC-LDPC码的自适应信道编码技术,以提高水声数据传输的可靠性和水声信道的信道吞吐率。建立了码率兼容QC-LDPC码在水声信道中的仿真模型,构造码率为1/2、2/3…5/6等一系列QC-LDPC码,在三种典型的水声信道中对其性能进行仿真。结果表明所设计的码率兼容QC-LDPC码在三种不同信道下可行有效,能较大地提高水声通信系统的性能。由于信道时延越长、信噪比越低,满足通信指标的码率就越低;并给出码率兼容QC-LDPC码在浅海水声信道中不同信噪比下满足通信性能指标的编码码率的查找表。码率兼容QC-LDPC码提高了水声通信的信道利用率,具有灵活的编译码性能,在水声自适应通信中具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 自适应信道编码 码率兼容QC-LDPC码 水声通信
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基于3G的水声通信海测平台的设计与实现 被引量:1
9
作者 陈柯宇 程恩 +1 位作者 苏为 高春仙 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期471-475,共5页
实际水声信道的复杂情况远非实验室仿真环境所能模拟,而传统的海测实验存在成本高、风险大和效率低等问题,文章在研究传统海测平台的基础上设计一套基于3G的水声通信海测平台,以实现在低成本的情况下,利用一种可靠、实时的实验方式提高... 实际水声信道的复杂情况远非实验室仿真环境所能模拟,而传统的海测实验存在成本高、风险大和效率低等问题,文章在研究传统海测平台的基础上设计一套基于3G的水声通信海测平台,以实现在低成本的情况下,利用一种可靠、实时的实验方式提高水声通信的研究效率。该平台可以替代传统出海测试的方式进行水声通信实验,并实现远程控制、数据保存等功能。 展开更多
关键词 水声通信 海测平台 3G 远程控制 数据保存
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采用多通道信道均衡的调频水声语音通信 被引量:2
10
作者 王小阳 章宇栋 童峰 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2019年第1期168-172,共5页
与数字语音通信体制相比,调频语音通信技术具有易于实现、抗干扰能力强等优点。在低信噪比、严重多径干扰条件下调频语音通信性能受到较大影响。针对蛙人、潜器上行语音通信需求,采用在正交解调的调频语音通信系统中引入多通道均衡处理... 与数字语音通信体制相比,调频语音通信技术具有易于实现、抗干扰能力强等优点。在低信噪比、严重多径干扰条件下调频语音通信性能受到较大影响。针对蛙人、潜器上行语音通信需求,采用在正交解调的调频语音通信系统中引入多通道均衡处理抑制码间干扰和信道衰落的影响,同时基于客观语音质量评估方法进行调频水声语音通信质量评估。海试结果验证了该方案的有效性。 展开更多
关键词 水声语音通信 调频 正交解调 信道均衡
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基于OPNET的水声通信网MAC层协议的研究 被引量:2
11
作者 林碧兰 程恩 袁飞 《电子设计工程》 2010年第2期1-3,共3页
MAC(Multiple Access)协议是水声通信网络的重要研究内容,利用OPNET网络仿真软件对ALOHA协议和MACAW协议下水声通信网络的性能进行仿真研究,分析比较这两种协议在不同业务量下的网络性能。仿真结果表明,在水声通信网络中,MACAW协议的性... MAC(Multiple Access)协议是水声通信网络的重要研究内容,利用OPNET网络仿真软件对ALOHA协议和MACAW协议下水声通信网络的性能进行仿真研究,分析比较这两种协议在不同业务量下的网络性能。仿真结果表明,在水声通信网络中,MACAW协议的性能优于ALOHA,但两者均可应用于低数据业务量网络中。 展开更多
关键词 水声通信网 网络性能 OPNET仿真 MAC层协议
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一种差分调制的水声MC-CDMA通信系统
12
作者 李芳兰 曾堃 +1 位作者 陈东升 童峰 《声学技术》 CSCD 2013年第S1期101-102,共2页
0引言正交频分复用(OFDM)技术在高速水声通信系统中的应用已得到广泛研究。OFDM采用并行多载波,子载波间频谱重叠实现高速传输,循环前缀的加入则可有效对抗ISI[1],然而水声信道中除了相位起伏和多普勒频移造成的解调困难,频率选择性深... 0引言正交频分复用(OFDM)技术在高速水声通信系统中的应用已得到广泛研究。OFDM采用并行多载波,子载波间频谱重叠实现高速传输,循环前缀的加入则可有效对抗ISI[1],然而水声信道中除了相位起伏和多普勒频移造成的解调困难,频率选择性深度幅度衰落往往造成子载波解码错误[2]。 展开更多
关键词 水声通信系统 差分调制 MC-CDMA 正交频分复用 循环前缀 水声信道 波解 子载 频率选择性 频谱效率
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浅海远程水声Turbo编码跳频通信研究
13
作者 刘胜兴 杨武夷 许肖梅 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2011年第9期893-897,共5页
结合Turbo编码和水声跳频通信技术,基于数字信号处理(DSP)成功地研制出了一种高效的抗多途、抗噪声浅海远程水声通信系统。该系统针对浅海远程水声信道的低信噪比、强多途及快速时变衰落特点,采用一种联合有限脉冲响应(FIR)数字... 结合Turbo编码和水声跳频通信技术,基于数字信号处理(DSP)成功地研制出了一种高效的抗多途、抗噪声浅海远程水声通信系统。该系统针对浅海远程水声信道的低信噪比、强多途及快速时变衰落特点,采用一种联合有限脉冲响应(FIR)数字窄带滤波和线性调频信号互相关检测的快速、精确的帧同步方法;利用快速频谱分析进行解调,使用复杂度较低的软输出维特比算法(SOVA)进行译码,并对其译码流程进行改进和优化,充分保证接收水声信号DSP处理的实时性。厦门港超浅海水声数据传输试验获得了其传输距离5km,通信速率250bit/s,误比特率10^-5的良好通信性能,证实了该水声通信系统的有效性、可靠性和稳健性。 展开更多
关键词 浅海远程水声信道 TURBO码 跳频通信 多途
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一种用于海洋环境监测的小型水声调制解调器
14
作者 周跃海 黄济文 +1 位作者 李瑜涵 童峰 《声学技术》 CSCD 2013年第S1期103-104,共2页
0引言近年来,世界各国不断加快了海洋开发的步伐,海洋经济得到快速发展,同时引起了一系列的海洋环境问题,对各类海洋环境参数进行网络化监测是目前海洋科学研究的重要手段。现有的海洋环境监测网络分成两大类,一类是有线监测网络,另一... 0引言近年来,世界各国不断加快了海洋开发的步伐,海洋经济得到快速发展,同时引起了一系列的海洋环境问题,对各类海洋环境参数进行网络化监测是目前海洋科学研究的重要手段。现有的海洋环境监测网络分成两大类,一类是有线监测网络,另一类是无线监测网络。在需进行密集、近距离海洋环境监测的网络中,由于有线方式布放不便、电缆容易受到破坏,逐渐被无线传感网络代替。而无线水下网络需需采用水声调制解调器。 展开更多
关键词 海洋环境监测 海洋环境问题 海洋开发 海洋经济 海洋科学研究 无线监测 传感网络 有线方式 速率传输 环境参数
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一种水声网络全双工通信方案研究
15
作者 邹哲光 朱培斌 +1 位作者 许肖梅 陶毅 《声学与电子工程》 2011年第1期6-9,共4页
提出一种利用水声网络的路由控制节点协作传输,运用多用户物理层与"双向分流"修正的路由相结合,将单一节点的半双工提升为网络支路的全双工通信,并利用NIC-RIO和LabVIEW搭建了四个节点组成实验网络,在水池中验证了其可行性,... 提出一种利用水声网络的路由控制节点协作传输,运用多用户物理层与"双向分流"修正的路由相结合,将单一节点的半双工提升为网络支路的全双工通信,并利用NIC-RIO和LabVIEW搭建了四个节点组成实验网络,在水池中验证了其可行性,在水声网络领域有一定的意义和应用前景。 展开更多
关键词 水声网络 水声通信 全双工 协作传输
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基于FPGA的水声信号通信系统 被引量:3
16
作者 卜文强 洪俊峰 +2 位作者 张榕鑫 袁飞 程恩 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期301-305,共5页
文章提出了一套潜水员手语辅助通信系统的设计方案,方案应用时频分集、跳频扩频等水声通信体制,采用2FSK调制方式,以手语指令形式进行通信,其核心在于信号的传送,故不涉及相关手语内容,并结合当下流行的FPGA技术对系统进行开发设计。该... 文章提出了一套潜水员手语辅助通信系统的设计方案,方案应用时频分集、跳频扩频等水声通信体制,采用2FSK调制方式,以手语指令形式进行通信,其核心在于信号的传送,故不涉及相关手语内容,并结合当下流行的FPGA技术对系统进行开发设计。该系统实现了信号数据的水下传输,可进一步通过配合语音合成和语音识别技术来保证潜水员水下通信的可靠性和简易性。 展开更多
关键词 水声通信 跳频
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浅海信道调频水声语音通信方法比较 被引量:4
17
作者 李剑汶 王小阳 童峰 《舰船科学技术》 北大核心 2017年第1期127-131,共5页
水声语音通信在海洋工程、海洋科考、水下搜救等领域具有广泛应用。与单边带通信、数字编码调制通信相比,调频水声语音通信具有实现简单方便、抗幅度衰落性能好的特点,但浅海水声信道具有的复杂多径效应及噪声严重影响其获得的语音音质... 水声语音通信在海洋工程、海洋科考、水下搜救等领域具有广泛应用。与单边带通信、数字编码调制通信相比,调频水声语音通信具有实现简单方便、抗幅度衰落性能好的特点,但浅海水声信道具有的复杂多径效应及噪声严重影响其获得的语音音质,容易出现语音含混、语义难辨等问题。本文通过浅海不同距离、不同多径信道下的海试实验比较了采用非线性解调法和正交解调法的调频语音通信性能,并通过客观语音质量评估PESQ(Perceptual evaluation of speech quality)方法对调频水声语音通信音质进行量化评估。 展开更多
关键词 水声语音通信 调频 非线性解调法 正交解调法 客观语音质量评估
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去斜率方法在水声通信帧同步的应用及实现 被引量:1
18
作者 陈士广 程恩 袁飞 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2015年第4期421-428,共8页
针对Chirp信号的帧同步处理,FRFT(Fractional Fourier Transform)变换或匹配相关方案计算量过大、难以在stm32等硬件平台实现实时处理的问题,对在复杂水声信道条件下获得信号帧的精确同步基准进行研究,通过检测连续的3个单频信号实现粗... 针对Chirp信号的帧同步处理,FRFT(Fractional Fourier Transform)变换或匹配相关方案计算量过大、难以在stm32等硬件平台实现实时处理的问题,对在复杂水声信道条件下获得信号帧的精确同步基准进行研究,通过检测连续的3个单频信号实现粗同步,利用去斜压缩方法处理Chirp信号实现细同步的帧同步。仿真测试该帧同步方案在不同信道下同步时刻误差,并对采用匹配相关和FRFT变换进行细同步处理的方案进行比较,去斜压缩方案虽性能不如匹配相关方案,但却有更小的计算量。用icroe2平台等硬件实现去斜压缩帧同步方案,通过噪声衰减和水池环境进行测试,验证了该方案的可行性。 展开更多
关键词 水声通信 CHIRP信号 匹配相关 FRFT变换 去斜脉冲压缩
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基于AD变采样抑制多普勒的移动水声通信系统 被引量:3
19
作者 王小阳 郑思远 +1 位作者 李斌 童峰 《水下无人系统学报》 北大核心 2018年第5期465-469,共5页
针对自主式水下航行器(AUV)等水下移动平台移动水声通信中的多普勒问题,考虑到传统的软件变采样多普勒校正方法需要先接受完整的一帧信号,并在多普勒估计后对信号进行重采样,运算复杂度较高,硬件实现较难。文中提出了基于模数转换(AD)... 针对自主式水下航行器(AUV)等水下移动平台移动水声通信中的多普勒问题,考虑到传统的软件变采样多普勒校正方法需要先接受完整的一帧信号,并在多普勒估计后对信号进行重采样,运算复杂度较高,硬件实现较难。文中提出了基于模数转换(AD)变采样抑制多普勒的AUV移动通信方案,在信号的前段做多普勒估计,而后通过微控制单元(MCU)调整AD采样率接收信号,相当于直接对信号做多普勒补偿。根据该方案所设计的水声通信系统能够实时通信,并且改善了通信质量;同时采用直接扩展频谱技术和信道编码,进一步提高了通信性能,海试验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 自主式水下航行器(AUV) 移动水声通信 多普勒补偿 AD变采样
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一种浅海信道自适应调制水声通信方案 被引量:3
20
作者 邱逸凡 李爽 童峰 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第19期158-162,共5页
对于具有强烈随机变化多径、噪声、多普勒的水声信道,采用单一调制方式、固定参数的水声通信系统很难满足高质量水声通信的需求。本文提出根据信噪比、多径数和多普勒频偏进行信道质量评估并通过切换通信制式优化调整的自适应调制水声... 对于具有强烈随机变化多径、噪声、多普勒的水声信道,采用单一调制方式、固定参数的水声通信系统很难满足高质量水声通信的需求。本文提出根据信噪比、多径数和多普勒频偏进行信道质量评估并通过切换通信制式优化调整的自适应调制水声通信方案,利用浅海信道海试实验数据进行的分析表明,自适应调制方案在信道状况变差时可改善通信性能。 展开更多
关键词 水声通信 自适应调制 自适应区间 多径
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