發(fā)布時間：2020-11-21 09:59

　　 海洋在國家的戰(zhàn)略地位不斷地突顯,與之密切相關(guān)的水聲通信技術(shù)越來越得到各個國家的重視,研制出高速、可靠的水下通信系統(tǒng)成為迫切的需求。但是,水下復(fù)雜多變的環(huán)境和使用聲波作為傳輸介質(zhì)帶來的高時延,導(dǎo)致水聲通信面臨著諸多困難。近年來,稀疏信號成為一個熱門的研究領(lǐng)域,許多學(xué)者開展了對于稀疏信道估計和稀疏信道均衡的研究。水聲信道具有天然的稀疏性,而由于均衡器在頻域上可視為信道的逆,在這種近似下均衡器相應(yīng)的具有稀疏性。為了提高系統(tǒng)的收斂特性,研究可用于水下的自適應(yīng)稀疏均衡器具有重要的意義。同時水聲通信由于傳輸較慢,對實時性要求較低,但要求誤碼率(Symbol Error Rate,SER)足夠低,傳統(tǒng)的最小均方誤差準則(Minimum Mean Square Error,MMSE)不一定能達到所期望SER,而基于最小誤碼率(Minimum Symbol Error Rate,MSER)準則的自適應(yīng)均衡算法能夠降低系統(tǒng)SER,應(yīng)用于水聲通信中能提高系統(tǒng)可靠性,更具有優(yōu)勢。本文的工作主要集中在對稀疏自適應(yīng)MSER均衡算法的推導(dǎo)、仿真和實際應(yīng)用。1.首先介紹已有的基于MMSE準則的自適應(yīng)稀疏濾波算法,特別是系數(shù)比例自適應(yīng)濾波算法,該類型的濾波算法主要是通過給濾波器分配成比例于濾波器抽頭值的獨立步長,從而提高了算法的收斂性。2.受已有的稀疏自適應(yīng)濾波算法的啟發(fā)以及在對水聲信道和迫零(Zero Force,ZF)均衡器稀疏特性的研究下,在基于MSER準則中采用次梯度投影的方法,分別在兩種調(diào)制模式下推導(dǎo)獲得線性結(jié)構(gòu)和判決反饋結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)成比例最小誤碼率(Proportionate MSER,PMSER)均衡算法。提出的算法直觀上來看也是通過使用稀疏矩陣給不同的濾波器抽頭分配了獨立的步長。最后為了確定稀疏矩陣,推導(dǎo)了稀疏矩陣元素選擇的規(guī)則,同時給出兩種稀疏選擇的方案,分別稱為SC-PMSER和Z-PMSER。并在靜態(tài)稀疏模擬信道中對提出的算法進行了性能的對比仿真。3.為了應(yīng)對復(fù)雜多變的實際稀疏水聲信道,本文將PMSER算法與Turbo均衡結(jié)構(gòu)相結(jié)合,同時內(nèi)嵌鎖相環(huán)和時間反轉(zhuǎn)等技術(shù)來設(shè)計接收機。并在實際的稀疏靜態(tài)信道中仿真驗證設(shè)計的結(jié)構(gòu)的有效性。最后將設(shè)計的接收機用于室內(nèi)的水池和千島湖的不同稀疏信道的解調(diào)實驗中,實驗結(jié)果驗證了算法具有誤碼率低,收斂快的特性。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.3;TN713
【部分圖文】：

kwkHkekd圖 2-3 回聲抵消框圖于傳輸聲音、數(shù)據(jù)和視頻。相比于模擬系可靠的。但是 ISI 現(xiàn)象是數(shù)字通信系統(tǒng)面帶限且色散的信道時，造成傳輸脈沖的展道中還原出原始數(shù)據(jù)變得異常困難。hwknkr

基于 MSER 準則的自適應(yīng)均衡算法已經(jīng)證明能達到較佳的誤碼有文獻研究關(guān)于自適應(yīng)最小誤碼率均衡器中的稀疏問題。本章主要介紹基于 MSER 準則的自適應(yīng)稀疏均衡器。首先在第一節(jié)和第二節(jié)聲信道的特性和兩種常見的均衡器結(jié)構(gòu)；接著第三節(jié)介紹水聲信道的稀疏性在多徑信道中 ZF 均衡器具有本質(zhì)上的稀疏性。第四節(jié)主要推導(dǎo)稀疏最小誤主要包括線性結(jié)構(gòu)和判決反饋結(jié)構(gòu)的均衡器，并分別對 BPSK 和 QAM 兩種稀疏最小誤碼率迭代公式。第五節(jié)則通過公式推導(dǎo)說明稀疏矩陣元素的選出了兩種稀疏矩陣的選擇方案。最后在模擬信道下對比分析提出的稀疏均衡性。 水聲信道特性常見的數(shù)字水聲通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下[41]：xsr s x

信道均衡器被發(fā)展起來用于對抗 ISI[43]。均衡器被用于對抗信道帶來的影響，恢復(fù)原始的信號。均衡器依據(jù)檢測的符號(Symbol Detection)均衡和序列檢測(Sequence Detection)均衡。并且依構(gòu)包括線性均衡器、判決反饋均衡器和格型均衡器。其中判決反饋均衡器dback Equalizer, DFE)由于性能優(yōu)越、實現(xiàn)方便，成為廣泛使用的非線性均將主要介紹線性均衡器和判決反饋均衡器。.1 線性均衡器線性均衡器采用線性的橫向濾波器結(jié)構(gòu)來處理接收的信號。橫向濾波器采的結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖 3-2 所示：T T T T0w1w N2w kr
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 尹艷玲;喬鋼;劉凇佐;周鋒;;基于基追蹤去噪的水聲正交頻分復(fù)用稀疏信道估計[J];物理學(xué)報;2015年06期

2 冉茂華;黃建國;韓晶;;水聲通信中基于信道估計的稀疏均衡算法研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2009年14期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 鐘曉輝;最小誤碼率準則在水下通信中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2018年

本文編號：2892845