基于信道估計的被動時反水聲通信技術研究.pdf

1、21世紀是人類全面認識、開發(fā)、利用和保護海洋的新世紀。水聲通信作為唯一可在海洋中遠距離傳輸信息的通信方式受到越來越大的重視，但海洋聲信道環(huán)境復雜，造成嚴重的碼間干擾(ISI)和信號衰落，限制了水聲通信的性能。時間反轉算法在沒有任何先驗知識的情況下具有自適應匹配聲信道的作用，能夠實現(xiàn)信號的聚焦，而時域均衡可以有效減少噪聲的影響。將二者結合不僅可以獲得更加優(yōu)秀的性能，實現(xiàn)水聲高速通信，而且可以克服判決反饋均衡器時域均衡系統(tǒng)抽頭系數(shù)難以調(diào)節(jié)的

2、困難，提高系統(tǒng)的實用性。
　　論文集中研究水聲通信中的基于信道估計的頻域時間反轉算法和時域判決反饋均衡器算法，并在實現(xiàn)信息傳輸?shù)聂敯粜缘耐瑫r提高了水聲通信數(shù)據(jù)率。本文在理論研究的基礎上，進行了實測海試信道條件下的計算機仿真，并對海試數(shù)據(jù)進行了分析處理。全文的主要研究工作和研究成果為:
　　1.研究了結合鎖相環(huán)技術的判決反饋均衡技術，針對單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)易受衰落影響提出，采用單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng)處理，仿真表

3、明，在衰落信道下，SIMO下的判決反饋均衡技術相對于SISO下的判決反饋均衡技術，具有更強的魯棒性，但其系數(shù)調(diào)節(jié)比較困難，無法固定，在實際應用中受到一定的限制。
　　2.研究了基于信道估計的SISO，SIMO頻域時間反轉算法。仿真表明，基于信道估計的頻域時間反轉算法的性能會受到信道估計的準確性的影響，因此必須對信道估計進行進一步研究。
　　3.對水聲通信信道估計技術進行了研究。重點針對水聲信道的稀疏特點，研究了匹配追蹤(MP

4、)估計算法，與傳統(tǒng)算法比較，得出，在信噪比較高的情況下，兩種算法估計出來的信道結果都比較準確;但在信噪比較低的情況下，MP估計要優(yōu)于LS估計。
　　4.基于上述的研究，提出基于MP信道估計的頻域時間反轉算法聯(lián)合時域判決反饋均衡算法(FDTR-DFE)技術。通過多次仿真證明，該系統(tǒng)一方面可以進一步消除碼間干擾，有效提高水聲通信質量，另一方面可以使判決反饋均衡技術的系數(shù)保持固定，從而增加了判決反饋均衡技術的實用性。同時，該技術在SIM

5、O系統(tǒng)下相對于SISO系統(tǒng)，魯棒性更強。SIMOFDTR-DFE技術在不明顯提高復雜度的前提下獲得了類似與SIMODFE均衡技術的性能。
　　5.通過一系列水池實驗和海洋實驗再一次驗證了仿真中所得出的結論。水池實驗結果表明，F(xiàn)DTR-DFE技術可以使DFE均衡系數(shù)保持固定，提高了該技術的實用性，但是該技術受信道估計準確性的影響較大。在SISO下，誤碼率在0.3％以下，在SIMO下，相對SISO處理，該技術有更好的魯棒性，同時與頻域