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中科院聲學所實現高譜效非相干水聲通信

發布時間:2020/6/3編輯:Ma Liang 人氣:2708


  【阿儀網 實驗室動態】海底無線觀測網是重要的海洋實時觀測平臺,節點之間通過水聲鏈路進行通信,無需電纜連接。這種接入方式靈活、成本低、受復雜海況影響較小,便于向離岸更遠的區域擴展,與此相關的通信方案是近些年來的研究熱點。

  目前國內外普遍采用基于卷積碼加多頻移鍵控(multi-frequency shift keying,MFSK)的非相干編碼調制通信方案。但是卷積碼在衰落信道下可靠譯碼的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)門限較高,并且MFSK的頻譜利用率非常低,傳統非相干通信方案難以滿足日益增長的通信需求。

  為了實現具有高頻譜利用率的非相干通信,中國科學院聲學研究所海洋聲學技術中心博士生姚衍與研究員朱敏、武巖波以及博士生李棟等提出了一種采用開關鍵控(on-off keying,OOK)調制的高頻譜效率多載波非相干水聲通信方案,并結合累加器(accumulator,ACC)和不規則卷積碼(irregular recursive convolutional code,IrCC)設計了適應信道的發射機來逼近信道容量。

  相關研究成果2020年3月在線發表于國際學術期刊Applied Sciences。

  研究人員采用ACC-OOK多頻調制來實現高頻譜利用率,并利用ACC增加碼字間的關聯性,降低系統的錯誤平層;在接收端提出一種低復雜度的迭代門限估計(ITE)算法,解決了OOK調制在水聲通信中難以確定判決門限的問題;在通信間隔期間根據信道統計信息對IrCC進行設計并更新,使糾錯碼與信道相匹配,降低可靠譯碼所需的SNR門限;最后,基于實際應用場景,對海底聲線傳播進行建模,提供了無線通信節點布放高度與通信距離、海底坡度之間的計算關系式。

  研究結果顯示,研究人員提出的ACC-OOK非相干水聲通信方案的頻譜利用率遠高于傳統MFSK方案,并且在Rayleigh衰落信道和真實信道下,相較于傳統遞歸系統卷積碼(RSC),IrCC顯著降低了系統可靠譯碼所需要的SNR門限。

微信號:ayiwangapp17

(來源: 中國科學院科技產業網 )

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