【摘要】：由于水聲通信媒介（聲波）速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸空通信媒介（電磁波）速度，換而言之，水聲通信的多普勒頻移比陸空無線通信的多普勒頻移要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，水聲多普勒頻移量已經(jīng)大到不可忽略了，因此水聲多普勒頻移的估計(jì)與補(bǔ)償已經(jīng)稱為水聲通信的一個(gè)重要研究方向。 水聲通信系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的通信過程，聲波在水下傳播時(shí)，會(huì)受到傳播損耗、多徑與延遲、環(huán)境噪聲和多普勒的影響，而且在不同區(qū)域和不同海水深度下，聲波速度也會(huì)不同，因此水聲信道是一個(gè)復(fù)雜多變的信道。而且在海洋中，發(fā)送端和接收端之間一般都存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而造成了多普勒效應(yīng)。在水聲信道中，收發(fā)端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和較小的聲波速度（相對(duì)于電磁波來說），，決定了在時(shí)間上的多普勒擴(kuò)展量或多普勒壓縮量不可忽略。為了保證水下通信的準(zhǔn)確性，減少誤碼率，需要采取一定的措施或方案來消除多普勒的影響。一般的方法是，先對(duì)通信系統(tǒng)建模后求解多普勒因子，再在接收端重采樣進(jìn)行多普勒補(bǔ)償。因此，多普勒因子估計(jì)是水聲通信中非常重要的一部分。 本文提出了一種水聲通信系統(tǒng)中基于訓(xùn)練序列的多普勒頻移估計(jì)方法。在接收端先由已知訓(xùn)練符號(hào)構(gòu)造無噪聲干擾下的理論接收信號(hào)；再根據(jù)理論接收信號(hào)與實(shí)際接收信號(hào)之間的均方誤差最小，得到含有信道衰減因子和多普勒因子的雙變量目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)此目標(biāo)函數(shù)的曲面圖以及對(duì)其的分析，發(fā)現(xiàn)信道衰減因子的不同取值基本不影響多普勒估計(jì)因子的尋優(yōu)，從而可將雙變量目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為單變量目標(biāo)函數(shù)；然后利用全局優(yōu)化理論中求解有限區(qū)間內(nèi)多峰值函數(shù)最值的區(qū)間斜率算法，求解多普勒因子的最小二乘估計(jì)值，從而得到多普勒因子的估計(jì)值。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是在求解過程中應(yīng)用了數(shù)學(xué)方法中的多峰值函數(shù)求解全局最值的方法——區(qū)間斜率算法；另一個(gè)就是在雙目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化過程中，將雙目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為嵌套關(guān)系的兩個(gè)單目標(biāo)函數(shù)。
【圖文】：

10,21 010{ , } arg min ( , )1( , ) ( )sin ((1 ) )1AMn MNkA J AJ A r n A s k c n kM M 0 1 ,M 的取值范圍需滿足0 11 M M N。目標(biāo)函數(shù)包含多個(gè)未知參數(shù)，且容易看出此目標(biāo)函數(shù)是非線性的。因優(yōu)化問題是比較困難的。在本章下一節(jié)我們將簡(jiǎn)化目標(biāo)函數(shù)，并引入解此優(yōu)化問題。法假設(shè)訓(xùn)練序列為 BPSK 信號(hào)。這種情況下，A是實(shí)數(shù)。我們的求解過，即在實(shí)際系統(tǒng)中的 是非常小的。圖 3-2 是 J ( A, )的一個(gè)例子，這 0.6optA 。通過觀察圖 3-2 可以看到，在尋優(yōu)過程中 A 的不同取值基。也就是說，我們可以將 和 的尋優(yōu)過程分開進(jìn)行。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2568629