衰落信道中的水声通信技术

本书系统而深入地阐述抗衰落水声通信技术的基本概念和工作原理，并结合实例介绍抗衰落通信技术的研究方法和分析步骤。与此同时，本书力求充分反映当前国内外水声通信技术的最新发展成果与趋势。全书共6章，内容包括绪论、衰落水声信道的分析与仿真、衰落水声信道中的分集技术、水声通信中的自适应均衡技术、水声通信中的MIMO通信技术和水声通信中的信道编码。本书内容丰富，概念清晰，理论分析严谨，注重理论联系实际。各章还准备了一定数量的例题，便于读者深入学习和研究。本书可供通信专业的高年级本科生、研究生，以及从事水声通信研究工作的工程技术人员参考。

丛书序
自序
第1章 绪论 1
1.1 水声通信概述 2
1.1.1 水声通信系统的基本组成 2
1.1.2 水声通信系统的主要性能指标 11
1.1.3 水声通信的特点 13
1.2 水声通信中抗衰落技术的研究与发展 15
1.2.1 信道衰落的基本概念 15
1.2.2 抗衰落通信技术 16
1.2.3 水声通信系统中的抗衰落技术 22
参考文献 28
第2章 衰落水声信道的分析与仿真 31
2.1 水声信道的传播特性 31
2.1.1 时变、空变的声速 31
2.1.2 声能量的传播损失 33
2.1.3 声传播的多径效应 35
2.1.4 声传播的起伏效应 36
2.1.5 多普勒频移与扩展 38
2.1.6 水声信道的衰落 39
2.2 衰落水声信道的时变模型 40
2.2.1 时变多径水声信道的表示 40
2.2.2 水声信道冲激响应的时变模型 42
2.2.3 信道的扩展与相关性 46
2.2.4 时变多径信道的信号传输与衰落 48
2.3 时变多径水声信道的模型与仿真 55
2.3.1 射线模型 56
2.3.2 抽头延时线模型 57
2.3.3 时变多径水声信道的仿真 59
2.4 水声信道容量的分析 65
2.4.1 信道容量的概念 65
2.4.2 水声信道容量及其分析 67
参考文献 71
第3章 衰落水声信道中的分集技术 72
3.1 分集技术的概述 72
3.1.1 分集的基本概念 72
3.1.2 合并的基本概念 74
3.1.3 衰落信道中分集的误码率性能 77
3.2 应用于水声通信中的分集技术 82
3.2.1 频率分集 82
3.2.2 空间分集 83
3.2.3 时间分集 84
3.3 多径分离与Rake接收技术 84
3.3.1 多径分离技术 84
3.3.2 Rake接收机 85
3.3.3 多径分离与Rake接收的仿真分析 88
3.4 水声信道中的扩频技术 90
3.4.1 扩频通信的系统模型 90
3.4.2 DSSS 92
3.4.3 FHSS 95
3.5 DSSS-FSK扩频技术 97
3.5.1 DSSS-FSK系统的模型 97
3.5.2 DSSS-FSK系统的性能分析 99
参考文献 102
第4章 水声通信中的自适应均衡技术 103
4.1 高速率的水声通信与均衡技术 103
4.2 有码间干扰信道的等效离散时间模型 105
4.3 自适应时域均衡 107
4.3.1 线性均衡器 109
4.3.2 最小均方误差准则 110
4.3.3 DFE 111
4.3.4 自适应均衡算法 113
4.4 联合同步与自适应均衡 122
4.4.1 水声信道的传播特性对自适应均衡的影响 122
4.4.2 联合同步/均衡接收机结构 123
4.4.3 降低复杂度的自适应均衡 125
4.5 单载波频域均衡 127
4.5.1 单载波频域均衡的基本概念 128
4.5.2 频域均衡中的信道估计 133
4.6 水声通信中的单载波频域均衡 135
4.6.1 水声信道的频域响应估计与去噪处理 136
4.6.2 联合信道时频域估计与噪声估计方法 137
4.6.3 单载波频域均衡的性能分析 147
参考文献 152
第5章 水声通信中的MIMO通信技术 154
5.1 MIMO通信概述 154
5.1.1 MIMO通信系统的一般结构 154
5.1.2 MIMO信道容量 156
5.1.3 水声MIMO信道容量的仿真分析与测量 162
5.2 空时编码概述 167
5.2.1 平坦衰落信道上空时编码的性能与设计准则 167
5.2.2 空时编码在频率选择性衰落信道上的性能 169
5.2.3 空时分组编码 171
5.2.4 分层空时码 174
5.3 多径衰落水声信道中的空时编码 179
5.3.1 多径衰落信道中的空时编码 179
5.3.2 空时分组扩频编码 180
5.3.3 基于频谱扩展分层空时编码方案 187
5.4 采用自适应均衡的MIMO通信 195
5.4.1 MIMO时域自适应均衡器 195
5.4.2 基于信道时延排序的OSIC算法与MIMO频域均衡 200
参考文献 211
第6章 水声通信中的信道编码 214
6.1 信道编码概述 214
6.1.1 差错控制的基本方式 214
6.1.2 信道编码的基本概念 216
6.2 编码信道的差错统计特性 218
6.2.1 编码信道 218
6.2.2 差错统计特性 219
6.2.3 编码信道模型的分类 220
6.3 水声信道的GBSC模型 220
6.3.1 GBSC模型 221
6.3.2 基于GBSC模型的水声信道分析 223
6.4 水声信道的简单F模型 226
6.4.1 弗里奇曼模型 226
6.4.2 无误间隔分布 228
6.4.3 简单F模型 229
6.4.4 差错概率计算 231
6.4.5 简单F模型的计算程序流程图 232
6.4.6 基于简单F模型的水声信道分析 233
6.5 信道编码的性能估计 235
6.6 LDPC编译码算法 239
6.6.1 LDPC的基本理论 239
6.6.2 LDPC的编码方法 240
6.6.3 LDPC码的译码算法 243
6.7 频域均衡中联合迭代均衡译码算法 250
6.7.1 联合迭代均衡译码算法 250
6.7.2 仿真分析 252
6.8 MIMO系统中联合迭代均衡译码算法 256
6.8.1 联合迭代均衡译码算法模型 257
6.8.2 联合迭代均衡译码算法性能分析 257
参考文献 260