水聲信道的建模和估計方法的研究.pdf

1、隨著海洋研究與開發(fā)的進一步深入，對水聲通信系統(tǒng)的性能要求越來越高。而水聲信道具有長時延、可用帶寬有限、環(huán)境背景噪聲高、多徑效應(yīng)明顯、多普勒頻移及信道衰減等特點，這些復(fù)雜的影響因素，相互疊加并共同作用，嚴(yán)重影響了水聲通信的質(zhì)量，在下面兩個方面限制了水聲通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展：傳統(tǒng)的水聲信道建模方法受制于應(yīng)用環(huán)境條件等的限制，不能對水下聲學(xué)環(huán)境進行有效的模擬；傳統(tǒng)的水聲信道估計方法，也因誤差較大，估計的精度和效果受到了較大的影響。
　　

2、本文首先分析了水聲信道的諸多重要特性，再簡要說明了現(xiàn)階段在水聲通信領(lǐng)域中應(yīng)用的技術(shù)，重點闡述了水聲OFDM通信系統(tǒng)。在水聲信道的建模方面，先研究傳統(tǒng)的水聲信道建模方法，然后重點研究基于BELLHOP模型的水聲信道建模方法。在水聲信道估計方面，本文將信號及信息處理領(lǐng)域中的新理論—壓縮感知理論，應(yīng)用到了水聲信道估計中，并依此提出了基于壓縮感知理論的水聲OFDM通信系統(tǒng)信道估計方法，該方法通過線性內(nèi)插法插入二維導(dǎo)頻，用信道感知獲取信道的頻域響

3、應(yīng)的采樣值，構(gòu)造相應(yīng)的過完備字典，并用壓縮采樣匹配追蹤算法，對水聲OFDM通信系統(tǒng)進行有效的信道估計。
　　最后，本文對水聲信道的建模及信道估計進行了系統(tǒng)實現(xiàn)和驗證實驗，實驗結(jié)果表明：基于BELLHOP模型的水聲信道建模方法，能夠有效對海洋聲學(xué)環(huán)境特性進行描述；基于壓縮感知理論的水聲OFDM通信系統(tǒng)信道估計方法，從信道估計的恢復(fù)精度、誤碼率、算法的復(fù)雜度和穩(wěn)定性等綜合因素考慮，其性能較現(xiàn)階段的其他方法更有效，更適合在水聲通信中應(yīng)用