基于单矢量有源平均声强器和时间反转镜的水声空分多址技术研究

当今水声通信发展前景是由活动和静止节点共同构成的水声通信网，发展物理层的多址通信技术迫在眉睫。本项目将水声物理特性理论基础与工程技术应用相结合：①提出基于单矢量传感器的有源平均声强器，可同时测得频带相同的多个用户的方位，从而可实现定向通信的空分多址，将其它方位非期望用户置为阻塞状态；②水声信道的复杂性为实现高质量水声通信及组网带来了很多障碍，但若能利用其独有的物理特性将会为实现水声空分多址带来新的机遇，单阵元时间反转镜技术具有声信道识别能力，利用布放于不同位置的通信节点之间的信道弱相关性，可聚焦期望用户信号、屏蔽其它多址干扰。.本课题基于声信道物理特性、通过利用单矢量传感器信号处理技术与单阵元被动式时间反转镜技术的结合，通过定向通信、物理信道空间分辨两个方面研发具有水声特色的单阵元空分多址技术，为解决水声网络的物理层多址通信技术难题提供新思路和理论依据，为发展网络化水声通信奠定基础。

本项目将水声物理特性理论基础与工程技术应用相结合：①提出基于单矢量传感器的有源平均声强器，可同时测得频带相同的多个用户的方位，从而可实现定向通信的空分多址，将其它方位非期望用户置为阻塞状态；②水声信道的复杂性为实现高质量水声通信及组网带来了很多障碍，但若能利用其独有的物理特性将会为实现水声空分多址带来新的机遇，单阵元时间反转镜技术具有声信道识别能力，利用布放于不同位置的通信节点之间的信道弱相关性，可聚焦期望用户信号、屏蔽其它多址干扰。.本课题基于声信道物理特性、通过利用单矢量传感器信号处理技术与单阵元被动式时间反转镜技术的结合，从定向通信、物理信道空间分辨两个方面研发具有水声特色的单阵元空分多址技术，为解决水声网络的物理层多址通信技术难题提供新思路和理论依据，为发展网络化水声通信奠定基础。.本课题提出的空分多址技术通过计算机仿真、湖上实验、海上实验均取得了较好的效果，验证了空分多址技术在多址水声通信中应用的有效性和可靠性。.在完成空分多址技术研究的基础上，本项目进一步开展了码分多址水声通信相关技术的深入研究，仿生水声通信的创新性研究以及冰下水声通信研究等内容。其中，针对码分多址系统的实际应用问题进行了攻关，提出了相应的接收机算法、多用户检测算法；利用采集到的海豚音设计了仿生水声通信系统。本项目成功地将空分多址技术应用在冰下多址水声通信中，完成了国内首次冰下通信实验。