【摘要】：由于水聲通信媒介（聲波）速度遠遠小于陸空通信媒介（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數(shù)量級，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與補償已經(jīng)稱為水聲通信的一個重要研究方向。 水聲通信系統(tǒng)是一個復雜的通信過程，聲波在水下傳播時，會受到傳播損耗、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，聲波速度也會不同，因此水聲信道是一個復雜多變的信道。而且在海洋中，發(fā)送端和接收端之間一般都存在相對運動，從而造成了多普勒效應。在水聲信道中，收發(fā)端的相對運動和較小的聲波速度（相對于電磁波來說），，決定了在時間上的多普勒擴展量或多普勒壓縮量不可忽略。為了保證水下通信的準確性，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，先對通信系統(tǒng)建模后求解多普勒因子，再在接收端重采樣進行多普勒補償。因此，多普勒因子估計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)中基于訓練序列的多普勒頻移估計方法。在接收端先由已知訓練符號構造無噪聲干擾下的理論接收信號；再根據(jù)理論接收信號與實際接收信號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函數(shù)，根據(jù)此目標函數(shù)的曲面圖以及對其的分析，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因子的尋優(yōu)，從而可將雙變量目標函數(shù)轉化為單變量目標函數(shù)；然后利用全局優(yōu)化理論中求解有限區(qū)間內多峰值函數(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值，從而得到多普勒因子的估計值。 本文的創(chuàng)新點主要有兩個方面，一個是在求解過程中應用了數(shù)學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；另一個就是在雙目標函數(shù)轉化過程中，將雙目標函數(shù)轉化為嵌套關系的兩個單目標函數(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。目標函數(shù)包含多個未知參數(shù)，且容易看出此目標函數(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)我們將簡化目標函數(shù)，并引入解此優(yōu)化問題。法假設訓練序列為 BPSK 信號。這種情況下，A是實數(shù)。我們的求解過，即在實際系統(tǒng)中的 是非常小的。圖 3-2 是 J ( A, )的一個例子，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)過程分開進行。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.3

【參考文獻】

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1 趙曉群;郭亮杰;李立志;崔炳勝;;水聲通信變步長自適應多普勒補償[J];燕山大學學報;2009年04期

2 何成兵;黃建國;孟慶微;張群飛;;水聲多徑信道多普勒因子精確估計方法[J];電聲技術;2010年12期

3 申培萍,張可村;一類全局優(yōu)化問題的區(qū)間斜率算法[J];高等學校計算數(shù)學學報;2003年03期

4 李志強;朱芳來;;水聲信道的建模與仿真[J];電腦知識與技術;2013年01期

5 陳紅霞,呂連港,華鋒,范斌,劉娜,房俊偉;三種常用聲速算法的比較[J];海洋科學進展;2005年03期

6 郭繼杰,王清池;水聲擴譜通訊中的自適應多普勒補償方法[J];海洋技術;2001年03期

7 朱夢宇,楊裕亮;一種適用于水聲通信的Doppler估計算法[J];海洋技術;2005年01期

8 劉貞文;楊燕明;許德偉;陳本清;;海水聲速直接測量和間接測量結果分析[J];海洋技術;2007年04期

9 卓賢軍;張佳煒;;極低頻電磁波在海水中的傳播特性[J];艦船科學技術;2011年06期

10 劉平;陳芳炯;馮靜;潘偉鏘;;基于訓練序列的水聲信道多普勒頻移估計[J];海洋技術學報;2014年01期

本文編號：2568629