Page 56 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 Vol. 38, No. 4
2019 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2019

⋄ 李启虎院士八十华诞学术论文 ⋄

近程高速水声毫米波通信仿真与试验验证 ∗

张友文 1,2,3† 黄福朋 3 李姜辉 4,5

(1 哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室 哈尔滨 150001)
(2 海洋信息获取与安全工信部重点实验室 (哈尔滨工程大学) 工业和信息化部 哈尔滨 150001)
(3 哈尔滨工程大学水声工程学院 哈尔滨 150001)

(4 南安普顿大学 声与震动研究所 南安普顿 SO17 1BJ)
(5 英国国家海洋中心 南安普顿 SO14 3ZH)
摘要 水声信道的严重双扩特性极大地限制了水声高速通信的稳健性。针对近程高速水声通信技术的需求，
该文基于水声毫米波频段，提出了一种基于超奈奎斯特发射技术及高阶调制技术的单载波的水声毫米波通信
技术。而超奈奎斯特发射技术以及高阶调制给接收机带来了极大的挑战：一是超奈奎斯特发射技术引入了严
重的符号间干扰，二是高阶调制系统的符号检测对信道估计的精度要求很高。针对以上问题，该文提出了一种
基于迭代信道估计技术的迭代软反馈 DFE 接收机技术。仿真实验表明：采用 128QAM 高阶调制时，在较为严
重的多途衰落信道条件下，采用所提出的接收机可以在 15 dB 时实现无误码传输。信道水池试验证明：当通信
带宽为 300 kHz，通信符号率为 300k 符号/秒且采用 64QAM 调制时，在发射平台慢速运动的条件下可以实现
900 kbps 的净数据率，其相应的频谱利用率高达 6 Bits/s/Hz。
关键词 水声毫米波通信，信道估计，信道均衡，迭代接收机，预编码
中图法分类号: TB567 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2019)04-0516-09
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.04.007

Simulation analysis and experimental verification for near range underwater
acoustic millimeter communication

ZHANG Youwen 1,2,3 HUANG Fupeng 3 LI Jianghui 4,5

(1 Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
(2 Key Laboratory of Marine Information Acquisition and Security (Harbin Engineering University), Ministry of
Industry and Information Technology, Harbin 150001, China)
(3 College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
(4 The Institute of Sound and Vibration Research, University of Southampton, Southampton SO17 1BJ, UK)
(5 The National Oceanography Centre, Southampton SO14 3ZH, UK)

Abstract The performance of high-speed underwater acoustic (UWA) communications is greatly limited by
the severe doubly-spread characteristics of the underwater acoustic channel. For the demand of short-range
high-speed underwater acoustic communication technology, in this paper, an UWA millimeter wave (mmWave)
communication receiver is proposed for single carrier (SC) UWA communication. The proposed SC UWA
mmWave communication is based on the super-Nyquist transmission technology and high-order modulation
2019-02-11 收稿; 2019-02-20 定稿
国家自然科学基金项目 (61471138)
∗
作者简介: 张友文 (1974- ), 男, 湖北大冶人, 副教授, 博士生导师, 研究方向: 水声探测、水声通信与组网技术。
† 通讯作者 E-mail: zhangyouwen@hrbeu.edu.cn