本文關(guān)鍵詞：高速水聲通信系統(tǒng)的信道估計(jì)

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【摘要】：水聲信道是一種環(huán)境條件十分惡劣時頻雙選信道。它不僅是多徑的,而且由于聲信號在水中的傳播速度只有1500m/s,而收發(fā)器之間又存在著不可避免的相對移動,這導(dǎo)致多普勒效應(yīng)十分明顯。另外,由于水聲信道的特殊性,信號的能量會伴隨著頻率的增加受到更大的衰減。這些條件使得信道容量隨著通信距離的增加極度地受限。因此對于高速水聲通信系統(tǒng)而言,一個高效的信道估計(jì)和信道跟蹤方法是至關(guān)重要的。 壓縮感知理論是一門新興的信號處理理論,它在無線通信領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。該理論可以利用原始信號的稀疏先驗(yàn)信息,通過信號的重構(gòu)算法來重建原始信號,這一理論給稀疏信道估計(jì)帶來了新的思路。這種基于壓縮感知的信道估計(jì)方法能夠大大減少訓(xùn)練序列的數(shù)量,經(jīng)典的方法有基追蹤,匹配追蹤,正交匹配追蹤,壓縮采樣追蹤方法等等。 由于水聲信道中的多徑中,只有少數(shù)徑中具有較高的能量,因此水聲信道本身是稀疏的。本文將壓縮信道估計(jì)應(yīng)用到水聲通信的場景中,提出了一種有效的信道估計(jì)方法。與傳統(tǒng)的水聲通信系統(tǒng)中的信道估計(jì)方法相比,本文提出的壓縮感知信道估計(jì)方法可以充分利用水聲信道的稀疏性,從而在只需要少量訓(xùn)練序列的前提下,大大提高了信道估計(jì)的準(zhǔn)確程度。另外,本文提出的信道估計(jì)方法只有在準(zhǔn)靜態(tài)的信道下才能保證比較好的性能。為了能夠跟上快速時變的水聲信道的變化速度,這種信道估計(jì)方法需要的訓(xùn)練序列數(shù)量還是太多了。因此為了保證水聲通信系統(tǒng)帶寬的有效性,同時提高信道估計(jì)的準(zhǔn)確度,本文提出了一種基于分塊的逐塊信道跟蹤的方法。這種方法能夠跟壓縮感知信道估計(jì)方法相結(jié)合,在充分利用水聲信道稀疏性的同時,實(shí)現(xiàn)對水聲信道的跟蹤,達(dá)到信道估計(jì)對準(zhǔn)靜態(tài)信道條件的要求。 該信道估計(jì)的方案已于澳大利亞西海岸的印度洋海域進(jìn)行了水下通信實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示在單發(fā)單收未編碼的QPSK調(diào)制方式的情況下,8kbps數(shù)據(jù)速率的水聲通信系統(tǒng)在1公里傳輸距離的誤比特率只有3%,在6公里傳輸距離的誤比特率只有14%。該方案的效果良好。
【關(guān)鍵詞】：信道估計(jì) 信道跟蹤 水聲信道 壓縮感知
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 水聲通信的背景和意義10-12
• 1.1.1 水聲通信研究意義10-11
• 1.1.2 水聲通信的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 壓縮感知技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 基于壓縮感知信道估計(jì)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文的研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 水聲通信系統(tǒng)與信道模型17-28
• 2.1 水聲信道的傳播特性17-22
• 2.1.1 衰減和噪聲17-18
• 2.1.2 多徑18-20
• 2.1.3 時變特性20-21
• 2.1.4 多普勒效應(yīng)21-22
• 2.2 單載波頻域均衡(SC-FDE)原理22-27
• 2.2.1 SC-FDE系統(tǒng)框圖22-23
• 2.2.2 SC-FDE系統(tǒng)的基本原理23-25
• 2.2.3 SC-FDE線性均衡25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 壓縮感知理論28-38
• 3.1 壓縮感知理論框架28-29
• 3.2 信號的稀疏表示29-30
• 3.3 觀測矩陣的設(shè)計(jì)30-32
• 3.4 信號的重構(gòu)算法32-37
• 3.4.1 基追蹤算法33-34
• 3.4.2 匹配追蹤算法34-35
• 3.4.3 正交匹配追蹤算法35
• 3.4.4 壓縮采樣匹配追蹤算法35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第四章 水聲信道估計(jì)與跟蹤算法38-46
• 4.1 水聲系統(tǒng)模型38-40
• 4.2 傳統(tǒng)LS信道估計(jì)方法40-41
• 4.3 壓縮感知信道估計(jì)方法41-43
• 4.4 水聲信道跟蹤方法43-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 第五章 算法實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析46-54
• 5.1 實(shí)驗(yàn)場景46-47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析47-52
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-57
• 6.1 論文總結(jié)54-55
• 6.2 下一步工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 致謝61-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 石光明;劉丹華;高大化;劉哲;林杰;王良君;;壓縮感知理論及其研究進(jìn)展[J];電子學(xué)報(bào);2009年05期

2 李樹濤;魏丹;;壓縮傳感綜述[J];自動化學(xué)報(bào);2009年11期

3 李子,蔡躍明,闞春榮,徐友云;OFDM系統(tǒng)中的盲信道估計(jì)[J];信號處理;2005年05期

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本文編號：799748