正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）是一種多載波傳輸技術(shù),目前已被廣泛應(yīng)用于水聲通信系統(tǒng)以提高傳輸速度與頻譜效率。信道估計技術(shù)可通過估計信道狀態(tài)信息（Channel Sate Information,CSI）提高接收端數(shù)據(jù)解調(diào)的正確率。但是,傳統(tǒng)信道估計方法需要插入大量導(dǎo)頻信息才能取得較好的估計效果,嚴(yán)重浪費了頻譜資源。由于水聲信道具有稀疏性,將壓縮感知（Compressing Sensing,CS）用于信道估計可提高頻譜效率和估計性能。然而,目前信道估計中常用的重構(gòu)算法大多需要已知信道稀疏度,嚴(yán)重制約了算法應(yīng)用。特別是,由于水聲信道具有嚴(yán)重的時延擴展與多普勒擴展,使得信道估計中的測量矩陣的列數(shù)較多,導(dǎo)致信道估計的復(fù)雜度較高�；诖�,本文對基于CS的信道估計進行了以下研究:1.通過研究分析發(fā)現(xiàn),由于信道條件良好的緩慢時變水聲信道時變特性不明顯,在一個OFDM符號周期內(nèi),忽略載波間干擾（Inter-carrier Interference,ICI）的影響即可獲得較好的估計效果。基于此,本文針對良好信道基于BELLH... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

水聲通信示意圖

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文112水聲OFDM系統(tǒng)壓縮信道估計相關(guān)原理2.1引言本章主要介紹基于壓縮感知的水聲正交頻分復(fù)用（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）系統(tǒng)信道估計方法相關(guān)的基本原理，包括水聲信道的基本傳播特性、水聲OFDM通信的基本理論以及壓縮感知理論等，為后文詳細(xì)介紹本文所提的具體信道估計方法提供必要的理論基矗2.2水聲信道特性由于水下環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致聲傳播折射與反射等現(xiàn)象較多，且聲波在水中具有傳播速度慢與可用頻帶低等缺陷，導(dǎo)致水聲信道成為目前最復(fù)雜的一類通信信道。本小節(jié)將在聲速、傳播損失、時變多徑、聲傳播模型、環(huán)境噪聲與外部干擾等方面介紹水聲信道。2.2.1聲速的影響因素與變化趨勢水下聲波傳播速度低是聲通信中存在的問題之一。水中聲速的傳播主要取決于水溫、鹽度與壓力這三個因素，而這三個因素均可表示為水聲的函數(shù)，如圖2.1[66]所示。（a）鹽度隨深度的變化（b）壓力隨深度的變化（c）溫度隨深度的變化圖2.1聲速的影響因素及變化規(guī)律Fig.2.1Influencingfactorsandchangingrulesofsoundvelocity由圖2.1可知，這三個因素均隨深度的增加而增加。一般海面的聲速約為

基于壓縮感知的水聲OFDM系統(tǒng)信道估計方法研究121500m/s，約為空氣中聲速的4倍，但仍比光速小5個數(shù)量級。一般認(rèn)為當(dāng)鹽度增長一個單位時，聲速約增加1.4m/s。當(dāng)水深增加1km，聲速增加約17m/s。但是，上述數(shù)值均為粗略的定性或定量估計，實際的聲速由于多因素的影響呈現(xiàn)出非線性變化趨勢。經(jīng)過不斷的研究，相關(guān)學(xué)者總結(jié)了聲速隨水深的變化規(guī)律，如圖2.2所示。圖2.2聲速隨水深的變化剖面圖Fig.2.2Sectionalviewofsoundvelocitywithwaterdepth由圖2.2可知，隨深度的不同，聲速被分為四層，從水面到水底依次為表面層、季節(jié)性溫躍層、恒定溫躍層和深等溫層。表面層最深約幾十米，該層的溫度和鹽度由于風(fēng)的混合影響一般變化不大，因此聲速可認(rèn)為是常量。季節(jié)性和恒定溫躍層中的聲速主要受溫度的影響最大。由圖2.1可看出，溫度隨水深的增加逐漸降低，因此聲速亦呈現(xiàn)負(fù)梯度趨勢，這兩層壓力與鹽度的增加無法補償溫度降低的影響。這兩層的區(qū)別是，季節(jié)性溫躍層由于相對較淺，因此受季節(jié)影響負(fù)梯度趨勢會隨著季節(jié)的變化而變化，而恒定溫躍層由于相對較深，因此受季節(jié)影響校深等溫層位于最底層，該層水溫基本恒定，因此聲速受壓力與鹽度的影響較大。由于聲波在不同水深的速度變化規(guī)律不同，研究者們將聲波傳播的信道分為了淺海聲信道與深海聲信道兩種。由圖2.2可知，在淺海中，由于聲速為常量，因此聲波為直線傳播，且會受到海面與海底的反射，如圖2.3（a）所示。在深海中，聲波的方向會發(fā)生變化。由圖2.2可看出，恒定溫躍層和深等溫層交界處的聲速最小，

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]OFDM系統(tǒng)時變信道估計算法研究[D]. 郭起霖.北京郵電大學(xué) 2013

碩士論文
[1]水聲信道的建模和估計方法的研究[D]. 陸思宇.南京郵電大學(xué) 2015



本文編號：3396334