基于盲双迭代策略的高可靠变速移动水声多用户通信理论和方法

Variable-velocity mobile underwater acoustic multiuser communication technology is widely applied in many fields. However, variable-velocity mobile underwater acoustic multiuser communication produces intersymbol interference, multiple access interference and variable Doppler frequency offset, thus the performance reduction or even failure of the communication system. Therefore, it is necessary to make research to resolve these three key issues to ensure that multiple underwater nodes allow variable-velocity mobile data transmission simultaneously. .This project proposed: (1) the virtual blind adaptive underwater acoustic multiuser detection algorithm based on Kalman filter to resolve the problems of intersymbol interference and multiple access interference, using virtual user technology to achieve the underwater acoustic multiuser communication of a simple system structure; (2) the variable-velocity mobile blind adaptive underwater acoustic multiuser detection algorithm based on differential Kalman filter to resolve the problems of intersymbol interference, multiple access interference and variable Doppler frequency offset, using the anti-Doppler frequency offset feature of differential modulation and demodulation technology to achieve variable-velocity mobile underwater acoustic multiuser communication. This project will provide theoretical and technical support for variable-velocity mobile underwater acoustic multiuser communication.

变速移动水声多用户通信技术是一种适用范围广泛的水声多用户通信技术。但是由于变速移动水声多用户通信产生多途干扰、多址干扰和变多普勒频偏，导致通信系统性能降低甚至失效，因此必须进行研究解决这三个关键问题，以保障水下多节点同时变速移动传输数据。.本项目：①提出基于卡尔曼滤波的虚拟盲自适应水声多用户检测算法，解决多途干扰和多址干扰问题，利用虚拟用户技术，实现简单系统结构的水声多用户通信；②提出基于差分卡尔曼滤波的变速移动盲自适应水声多用户检测算法，解决多途干扰、多址干扰和变多普勒频偏问题，利用差分调制解调技术抗变多普勒频偏特性，实现变速移动水声多用户通信。本项目将为变速移动水声多用户通信提供理论和技术支撑。

随着海洋资源开发、水下群体运动和水下休闲娱乐的兴起，对变速运动水声多用户通信技术需求越来越迫切。变速运动水声多用户通信产生时变多普勒频偏、多途干扰和多址干扰，导致通信系统性能降低甚至失效。本项目针对这三个问题进行了深入研究，提出了：（1）基于卡尔曼滤波和虚拟技术的最优盲水声信道均衡算法，将多途干扰虚拟成环境噪声，解决了多途干扰问题；（2）载波频率不再一致且频谱严重交叠下的盲自适应多用户检测算法，利用虚拟技术，将期望用户的多途干扰虚拟成多址干扰，利用卡尔曼滤波盲自适应多用户检测算法的多址干扰抑制特性，抑制载波频率不再一致且频谱严重交叠干扰下的多址干扰；（3）基于最小均方的虚拟盲自适应多用户检测算法，以较低的计算量开销解决了多途干扰和多址干扰问题；（4）基于卡尔曼滤波的码片差分盲自适应变速运动水声多用户检测算法，利用盲自适应多用户检测算法抗多途干扰和抗多址干扰特性以及利用码片差分技术的抗时变多普勒频偏残余特性，解决了时变多普勒频偏、多途干扰和多址干扰问题，实现了变速运动水声多用户通信；（5）水声插值迭代频率估计算法，基于最大似然估计准则，在多途干扰下，估计出使该接收信号出现概率最大的参数（单频信号频率），将估计出的接收信号频率减去发射信号频率得到时变多普勒频偏。.基于本项目，共发表和录用SCI/EI论文5篇，成稿待投SCI期刊论文1篇。本项目所提算法对构建海洋资源开发、水下群体运动和水下休闲娱乐迫切所需的运动水声通信网具有重要意义。