• 中国科技核心期刊
  • JST收录期刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种水声自适应通信的信噪比估计方法

王巍 普湛清 钮彪 陶磊 黄海宁

王巍, 普湛清, 钮彪, 等. 一种水声自适应通信的信噪比估计方法[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0017
引用本文: 王巍, 普湛清, 钮彪, 等. 一种水声自适应通信的信噪比估计方法[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(6): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0017
WANG Wei, PU Zhan-qing, NIU Biao, TAO Lei, HUANG Hai-ning. A Signal-to-Noise Ratio Estimation Method for Underwater Acoustic Adaptive Communication[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0017
Citation: WANG Wei, PU Zhan-qing, NIU Biao, TAO Lei, HUANG Hai-ning. A Signal-to-Noise Ratio Estimation Method for Underwater Acoustic Adaptive Communication[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0017

一种水声自适应通信的信噪比估计方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0017
详细信息
    作者简介:

    王巍:王 巍(1983-), 男, 博士, 副研究员, 研究方向为信号与信息处理,

  • 中图分类号: TJ630.1; U666.7

A Signal-to-Noise Ratio Estimation Method for Underwater Acoustic Adaptive Communication

  • 摘要: 针对链路自适应通信中的信噪比估计问题, 提出了一种适用于跨介质链路自适应通信的信噪比估计方法。利用低导频占用率信道估计算法过程中的重构数据对MMSE信噪比估计算法进行改进, 实现时变信道条件下的信噪比跟踪。仿真结果表明, 所提方法在高信噪比条件下能够获得高准确度的信噪比估计结果, 在低信噪比条件下的信噪比估计结果能够快速下降, 适合链路自适应通信的速率调整策略, 所提方法给出的自适应速率调整策略可以有效降低功耗, 提高通信数据率。

     

  • 图  1  仿真信道冲激响应与其估计结果

    Figure  1.  Simulation channel impulse response and its estimation results

    图  2  相同信噪比条件下不同信噪比估计方法输出结果对比

    Figure  2.  Comparison of output results of different SNR estimation methods under the same SNR condition

    图  3  相同原始误码率条件下不同信噪比估计方法输出结果对比

    Figure  3.  Comparison of output results of different SNR estimation methods under the same original bit error rate

    图  4  相同原始误码率条件下不同信噪比估计方法输出结果对比

    Figure  4.  Comparison of output results of different SNR estimation methods under the same original bit error rate

    图  5  不同链路自适应策略下通信数据率变化对比仿真

    Figure  5.  Comparison and Simulation of communication data rate changes under different link adaptive strategies

    图  6  不同轮次信噪比测算结果

    Figure  6.  SNR measurement results of different rounds

    表  1  OFDM系统主要参数

    Table  1.   Main parameters of OFDM system

    参数取值参数取值
    快速傅里叶变换长度8 192编码方式CC
    采样率/kHz48编码效率0.5
    J1 025分集数量1/2/3/4
    通信频带/kHz4~8符号时长/ms171
    $ \Delta f $/Hz5.86循环前缀/ms43
    下载: 导出CSV

    表  2  通信数据率调整策略表

    Table  2.   Communication rate adjustment strategy table

    方法通信数据率/
    (bits·s−1)
    调增门限/
    dB
    调减门限/
    dB
    改进的MMSE信噪比
    估计算法
    5534.6
    7125.13.4
    1 0663.9
    M2M4算法5.15.9
    下载: 导出CSV

    表  3  不同算法性能对比

    Table  3.   Performance comparison of different methods

    方法平均通信数
    据率/(bits·s−1)
    误码率数据切换次数
    改进的MMSE信噪比
    估计算法
    8091.61×10−388
    M2M4算法7631.92×10−3122
    下载: 导出CSV
  • [1] 李天松, 阳荣凯, 黄艳虎, 等. 水下激光脉冲时延特性的仿真分析[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(11): 56-64.

    Li Tian-song, Yang Rong-kai, Huang Yan-hu, et al. Simulation and Analysis of Time Delay Characteristics of Underwater Laser Pulse[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(11): 56-64.
    [2] 廖欣, 蒋红艳, 何宁. 激光跨介质通信中跳时隙的编解码方法[J]. 激光与红外, 2021, 51(12): 1594-1598. doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.12.007

    Liao Xin, Jiang Hong-yan, He Ning. A Method of Timeslot Hopping Encoding and Decoding in the Cross Media Laser Communication[J]. Laser & Infrared, 2021, 51(12): 1594-1598. doi: 10.3969/j.issn.1001-5078.2021.12.007
    [3] 李聪, 袁瑞蔓, 曹桂兴, 等. 不同天气条件下蓝绿激光下行跨介质传输特性[J]. 光子学报, 2021, 50(12): 1201003. doi: 10.3788/gzxb20215012.1201003

    Li Cong, Yuan Rui-man, Cao Gui-xing, et al. Characteristics of Blue-green Laser Downlink Cross-media Transmission under Different Weather Conditions[J]. Acta Photonica Sinica, 2021, 50(12): 1201003. doi: 10.3788/gzxb20215012.1201003
    [4] Tonolim F, Adib F. Networking across Boundaries: Enabling Wireless Communication through the Water-air Inter-face[C]//ACM SIGCOMM. Budapest: Proceedings of the 2018 Conference of the ACM Special Interest Group on Data Communication ACM, 2018.
    [5] 陈铖, 高雅, 李迎春, 等. 声波-毫米波水空跨介质通信-声波斜入射水面[J]. 声学技术, 2019, 38(2): 143-145.
    [6] 张锦灿, 王志欣, 王晓庆. 跨介质通信系统链路设计[C]//中国声学学会水声学分会2019年学术会议. 南京: 电信技术, 2019.
    [7] 毛琼, 吴越, 谷源涛. 链路自适应下的自动空间调制方式识别[J]. 计算机仿真, 2020, 37(9): 136-139. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2020.09.027

    Mao Qiong, Wu Yue, Gu Yuan-tao. Automatic Spatial Modulation Recognition in Link Adaptive System[J]. Computer Simulation, 2020, 37(9): 136-139. doi: 10.3969/j.issn.1006-9348.2020.09.027
    [8] 许维伟, 叶江峰, 胡茂海. 一种基于奇异值分解的改进信噪比盲估计算法[J]. 太赫兹科学与电子信息学报, 2016, 14(5): 771-777. doi: 10.11805/TKYDA201605.0771

    Xu Wei-wei, Ye Jiang-feng, Hu Mao-hai. Improved Blind SNR Estimation Algorithm Based on Singular Value Decomposition[J]. Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology, 2016, 14(5): 771-777. doi: 10.11805/TKYDA201605.0771
    [9] 张子萍. 无线通信中信噪比估计算法研究和实现[D]. 北京: 北京邮电大学, 2016.
    [10] Benedict T R, Soong T T. The Joint Estimation of Signal and Noise from the Sum Envelope[J]. IEEE Transactions Information Theory, 1967: 447-454.
    [11] 乔钢, 王巍, 刘凇佐, 等. 改进的多输入多输出正交频分复用水声通信判决反馈信道估计算法[J]. 声学学报, 2016, 41(1): 94-104.

    Qiao Gang, Wang Wei, Liu Song-zuo, et al. An Improved Decision Feedback Channel Estimation Algorithm for Multiple-input Multiple-output Orthogonal Frequency Division Multiplexing Underwater Acoustic Communication[J]. Acta Acustica, 2016, 41(1): 94-104.
    [12] 乔钢, 王巍, 王玥, 等. 多输入多输出正交频分复用浅海水声通信打孔判决反馈信道估计算法[J]. 兵工学报, 2013, 34(9): 1116-1124.

    Qiao Gang, Wang Wei, Wang Yue, et al. Decision Feedback Estimation of Multiple Input/Multiple Output Orthogonal Frequency Division Multiplexing Channel Based on Punching Technique via UWA Shallow Sea[J]. Acta Armamentrii, 2013, 34(9): 1116-1124.
  • 加载中
图(6) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  4
  • HTML全文浏览量:  2
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-21
  • 录用日期:  2022-10-14
  • 修回日期:  2022-09-30
  • 网络出版日期:  2022-11-03

目录

    /

    返回文章
    返回
    服务号
    订阅号