基于扩频码的单载波块传输高速率水声通信新方法研究

如何降低水声通信系统复杂度、提高通信可靠性，是高速率水声通信重要的研究课题。本项目密切结合无人水下航行器(UUV)等移动水下节点对高速率水声通信的迫切需求，开展基于扩频码的单载波块传输(PN-SCBT)水声通信新方法研究；拟突破PN-SCBT中的帧格式优化设计、时变多普勒频移精确估计与跟踪、信道匹配均衡、重传符号映射分集等关键技术；建立功能完善的PN-SCBT水声通信仿真和实验系统，为该方法的研究提供有力的工具；开展湖(海)实验研究，验证并完善所提的方法，可望得到有实际应用价值的可行方法；解决现有单载波时域均衡方法在复杂水声信道中接收机计算量大、实时性较差、对均衡器参数选择敏感，以及正交多载波水声通信信号峰平功率比高、对多普勒效应敏感的问题。研究成果可用于我国UUV、水下传感器网络及海洋环境监测等领域，具有重要的科学意义和应用前景。

针对现有单载波时域均衡方法在复杂水声信道中接收机计算量大、实时性较差、对均衡器参数选择敏感，以及正交多载波水声通信信号峰平功率比高、对多普勒效应敏感的问题，本项目开展了基于扩频码的单载波块传输(PN-SCBT)水声通信的理论方法研究。深入研究了PN-SCBT中的帧格式优化设计、多普勒频移精确估计、稀疏信道估计和均衡等方法。重点研究了面向PN-SCBT的信道均衡方法，主要包括: 1)提出一种时频域均衡算法，并通过时反分集和迭代处理消除残余码间干扰；2）提出一种基于软稀疏信道估计的联合迭代均衡译码算法；3) 提出一种改进型直接自适应联合迭代均衡译码算法;4)提出一种被动时反联合单载波块传输方法。构建了湖上实验系统，开展了多次实验研究，通过实验研究验证并完善了所提出的部分理论和方法，给出有应用价值的可行方法。在本项目的资助下，共发表论文13篇，授权专利1项。该项目的研究成果可用于我国UUV、水下传感器网络及海洋环境监测等领域。