面向水下油气设施可靠高效监测的导频辅助水声通信接收机OA

[目的]随着水下油气设施开发与监测需求的不断提升,长期无人值守状态下的高可靠水声通信技术日益重要.传统的相位相干水声通信具有较高的传输效率,但在复杂多变且存在设备功耗限制的海洋工况下,时变信道极易导致通信链路中断.[方法]针对相位相干水声通信接收机信道均衡器内嵌锁相环在时变信道情况下参数调谐复杂、难以满足长期免人工干预要求的问题,提出一种使用导频辅助的正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)信道均衡接收机方案.该方案采用单频信号作为导频携带参考相位信息,接收端通过限幅与滤波抑制复杂水声信道干扰后,直接提取导频相位进行前馈式载波补偿.进而利用低复杂度的最小均方(least mean squares,LMS)判决反馈均衡器抑制多径造成的码间干扰,将相位提取与抽头更新相互分离,规避时变信道下系统性能对环路参数敏感的问题.[结果]仿真及海上试验表明,所提方法以导频带宽资源为代价,有效改善了时变多径信道下QPSK水声通信的稳定性,可为水下油气生产设施的状态监测与数据回传提供可靠、高效的通信支持,对推动海洋油气资源开发具有积极意义.[结论]将导频辅助前馈机制引入水声单载波通信,显著提升了设备在时变信道下长期稳定运行的能力,为水下油气生产设施的状态监控与数据回传提供兼具高鲁棒性与低计算复杂度的新型工程方案.