水聲多載波通信系統(tǒng)信道估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、隨著水聲通信技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，利用水聲通信系統(tǒng)傳送的信息量大為增加，傳統(tǒng)的低速率通信方式已經(jīng)難以滿足應(yīng)用的需求，需要的是一種高速率、低功耗、高可靠性的實(shí)時(shí)傳輸方式。
　　 近些年來，正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)在水聲通信系統(tǒng)中得到了廣泛的研究，其中，信道估計(jì)技術(shù)對(duì)水聲OFDM通信系統(tǒng)具有非常重要的作用，對(duì)信道特性及時(shí)、準(zhǔn)確的估計(jì)是接收機(jī)

2、正確接收信息的保證。由于淺海水聲信道特性，使得水聲OFDM通信系統(tǒng)的信道估計(jì)也是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。一方面，傳統(tǒng)的基于疊加導(dǎo)頻的信道估計(jì)算法為了對(duì)信道沖擊響應(yīng)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的估計(jì)，需要較多的傳送載荷開銷，造成信息傳輸效率的下降，一方面，水聲多載波通信系統(tǒng)都不同程度的受到載波頻率偏移和脈沖干擾的影響。另外，許多新的估計(jì)算法在噪聲干擾比較大，信噪比較低的情況下性能不理想，而提高信號(hào)發(fā)射功率，又容易導(dǎo)致更高的峰值平均功率比(PAPR)，顯

3、然不是一種好的解決方案。這些因素都極大地制約了高速率高可靠性水聲通信系統(tǒng)的發(fā)展。
　　 壓縮感知(Compressive Sensing，CS)理論的提出，為上述問題提供了解決的可能性。壓縮感知是一種全新的數(shù)據(jù)采集、處理方式，它能夠從極少數(shù)的觀測(cè)樣本中準(zhǔn)確的重構(gòu)出原始數(shù)據(jù)，其衍生出的算法廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理領(lǐng)域的各個(gè)方面。
　　 本文研究基于壓縮感知技術(shù)的水聲OFDM系統(tǒng)信道估計(jì)算法。首先，利用水聲信道時(shí)域沖激響應(yīng)的稀疏性

4、，采用壓縮感知理論對(duì)信道進(jìn)行估計(jì)，降低了系統(tǒng)的載荷開銷，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸有效性。其次，通過對(duì)傳感矩陣進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高壓縮信道感知算法的性能。再次，為了提高系統(tǒng)的魯棒性，分析在水聲信道中普遍存在的多普勒頻移及脈沖噪聲對(duì)水聲OFDM系統(tǒng)的影響，在接收端對(duì)多普勒頻移和脈沖噪聲進(jìn)行聯(lián)合估計(jì)與補(bǔ)償。最后，在壓縮感知信道估計(jì)的基礎(chǔ)上引入貝葉斯理論，利用對(duì)信道稀疏特性的先驗(yàn)假設(shè)進(jìn)行后驗(yàn)概率估計(jì)以提高低信噪比下信道估計(jì)算法的性能。研究了在高斯二項(xiàng)