基于高斯似然的精准水声信道估计

针对时变水声信道的多途干扰问题,提出基于高斯似然(Gaussian likelihood,GL)的精准水声信道估计算法。GL算法将相邻信道短块的高斯概率密度函数相乘,乘积仍然服从高斯分布,且方差变小,从而进一步提高信道估计的准确性;采用叠加训练(superimposed training,ST)方案,将训练序列和符号序列线性叠加,使训练序列持续传输,实现对信道的实时跟踪。将ST方案、GL算法和Turbo均衡以迭代的方式相结合,估计出的符号序列作为虚拟训练序列,进一步提高时变水声信道的估计和跟踪性能。通过多次迭代计算,实现时变水声信道的精准估计和实时跟踪。最后,通过计算机仿真以及胶州湾收发节点水平距离500 m和5.5 km的海上运动实装试验,验证了所提算法的有效性。

基于虚拟训练序列的双向水声信道精准估计

针对时变水声信道造成的严重多途干扰问题,提出基于虚拟训练序列的双向水声信道精准估计(Virtual Training Based Bidirectional Channel Estimation,VT-BCE)算法。基于叠加训练(Superimposed Training,ST)方案,将训练序列和符号序列线性叠加,使得训练序列和符号序列的信道信息一致,提高信号的跟踪能力;基于置信传播,双向信道估计(Bidirectional Channel Estimation,BCE)算法将一个数据块分成多个短块,利用整个数据块的信息估计当前短块信道,实现对当前短块的精准信道估计。将ST方案、BCE算法和信道均衡(频域)以迭代的方式相结合,使估计的符号序列可以作为信道估计的虚拟训练(Virtual Training,VT)序列,提升信道的估计性能,进而提高系统的解码性能。最后,通过计算机仿真和水池试验,验证了所提算法的有效性。

基于ROMS模型的水声信道建模仿真

复杂多变的海洋环境是影响声呐性能的主要因素,水下声场的计算对声呐布放、航路规划等反潜工作具有指导意义。本文基于ROMS模型对海洋数据进行模拟,并使用并行化技术改进后的BELLHOP模型对其进行仿真,实现对水下声场的快速预报。文章通过实验验证了该方法的可行性以及结果的准确性,利用并行化技术改进后的计算速度也有显著提升。仿真实验表明,此方法可以快速准确地预报水下声场,对声呐设备的工作具有评估和指导作用,为后续反潜作战方案制定提供了数据参考。

水声信道特性与信号在水声信道中的传播特性研究

论文以BELLHOP声线模型作为水声信号在水声信道中的传播模型,对水声信道的相关特性做了研究。首先研究了水声信道中声线的传播损失随深度和距离的变化关系;接着研究了声速剖面对传播路径、海底掠射角、海底反射损失、传播损失随深度的变化和传播损失随距离的变化的影响;最后研究了水声信道的冲击响应特性,并以线性调频信号作为发射的水声信号,研究了水声信号经过水声信道后的接收信号的特性。

一种改进的变步长SAMP压缩感知浅海水声信道估计算法

针对稀疏度自适应匹配追踪(Sparsity Adaptive Matching Pursuit,SAMP)算法估计性能过度依赖初始步长的问题,提出了改进的变步长稀疏度自适应匹配追踪(Improved Variable Step-size Sparsity Adaptive Matching Pursuit,IVSSAMP)算法,并将IVSSAMP算法应用于水声正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统的压缩感知信道估计框架中。IVSSAMP算法通过残差条件对步长选取进行分类,在不同条件下分别引入微调因子设置残差与测量向量、残差与噪声之间的阈值来调整步长,实现变步长和稀疏度的自适应,同时规避了过度估计情况的发生。实验结果表明,IVSSAMP算法利用步长的灵活选取实现了估计精度与运行速度之间的平衡,降低了初始步长对算法性能的影响,具有较好的稳健性和应用性。

长时延扩展水声信道的联合稀疏恢复估计

对具有长时延扩展的水声信道,传统的信道估计算法如最小二乘法将在大量零值抽头产生严重的估计噪声,导致估计性能下降,同时信道估计时所需的较高估计器阶数大大提高了运算复杂度。压缩感知信道估计方法可有效利用多径稀疏特性改善性能,但需采用较大的训练序列长度以保证稀疏恢复精度,由此导致额外的系统开销。利用水声信道多径稀疏结构在数据块间存在的相关性,建立基于分布式压缩感知的长时延水声信道联合稀疏模型,从而可利用同步正交匹配追踪算法进行联合重构,以进一步减小系统的训练序列开销,提高估计性能。最后通过仿真和海上实验验证了所提方法的有效性。

水声信道的研究与仿真

文中提出的时变多径水声信道模型基本上实现了对海洋水声信道的模拟,在一定程度上反映了海洋介质的物理特性;对Rayleigh衰落模型的仿真,反映了海洋介质的不均匀性以及信号在水声信道中传输的时变特性。每种信道模型都是对真实信道的近似模拟,必然有其适用的范围,要建立更加完善的信道模型还需要对更复杂的环境参数和信号的多径时变特性做进一步研究。

水声信道均衡算法比较研究

简述了自适应均衡算法和盲均衡算法在水声通信中的应用现状,以及典型的几种均衡算法。分别采用稀疏多径信道和混合相位信道对几种典型的自适应算法和盲均衡算法的均方误差(MSE)性能进行了仿真比较,结果显示,判决反馈均衡器(DFE)结构的算法在以上复杂水声环境中均衡效果良好;采用稀疏多径相位旋转复信道对典型的自适应、盲均衡算法进行了仿真比较,结果表明,在相同的条件下,自适应算法受相位的影响较小,收敛速度快于盲均衡算法。消声水池实验表明了带二阶数字锁相环(DPLL)和DFE结构的均衡算法均具有较好的载波恢复性能,实现了对相位偏差的跟踪,提高了克服多径效应和多普勒频移补偿的能力。

浅海水声信道中重复累积码性能研究

针对浅海水声信道的强多途、长时延、严重衰落等特点,需采用性能好、能够实现线性编译码便于实时处理的信道纠错码技术以提高水声通信系统可靠性的问题,提出重复累积(Repeat-Accumulate,RA)码作为浅海水声信道的纠错码方案。建立RA码在浅海水声信道中的仿真模型,比较其在不同浅海水声信道模型下的性能,通过水池数据传输实验研究编译码参数对RA码性能的影响,并以水下图像传输实验进一步验证该编码方案。仿真和实验结果表明:RA码在浅海水声通信系统中具有较强的纠错能力,选择合适的参数会进一步提高编码增益。与Turbo码和LDPC码的编译码复杂度对比,RA码能够实现线性时间编译码,算法复杂度低,硬件实现简单,在水声通信中具有非常好的应用前景。

一种适用于水声信道盲均衡算法及仿真

对于高阶 QAM信号 ,常数模算法的收敛误差不为零 ,而多模算法的收敛速度慢。提出了一种混合常数模算法 ,并将该算法应用于水声信道盲均衡。该算法根据均衡器输出信号模值与其判决模值之间的距离 ,设置一判决域。根据该判决域 ,算法的迭代过程在常数模和多模算法之间自动切换 ,且收敛后自动切换到多模算法。该算法收敛速度快 ,且均方误差小 ,特别适合于高阶 QAM信号的盲均衡。通过对水声信道盲均衡的计算机仿真 ,验证了该算法的优点及对多途干扰抑制的有效性。

基于RENYI熵的水声信道判决反馈盲均衡算法研究

在水下通信系统中,为了抑制由多径效应产生的严重码间干扰,必须进行信道均衡。针对传统的常数模判决反馈盲均衡(CMA-DFE)收敛速度较慢的问题,该文提出了一种基于RENYI熵的判决反馈盲均衡算法(RENYI-DFE)。该算法使用RENYI熵算法调节均衡器前向权向量,用CMA算法调节均衡器反馈权向量,与CMA-DFE相比,该算法在计算量增加很小的情况下,使得盲均衡算法的收敛速度显著增加。仿真结果证明了该算法的优越性。

水声信道高速率数据传输中换能器频谱特性的均衡

海洋水声信道严重的多途特性造成的码间干扰是水声信道高速率数据传输技术所需克服的最大困难，而接收和发射换能器在所用频带的不平坦又加剧了多途的影响．

水声信道混合型常数模盲均衡新算法

为了克服常数模算法(constantmodulusalgorithm,CMA)收敛速度慢、符号误差常数模算法(signerrorcon stantmodulusalgorithm,SECMA)收敛后剩余干扰大的缺点,利用常数模代价函数和符号误差常数模代价函数定义了一个混合常数模新代价函数,并从理论上分析了该代价函数的特性,构造了具有常数模代价函数梯度矢量与符号误差常数模代价函数梯度矢量联合更新的混合常数模新算法(mixedconstantmodulusalgorithm,MCMA)。调整该算法中两个梯度矢量的比例系数,可提高该算法收敛速度、减少收敛后的均方误差。通过对水声信道均衡的计算机仿真,证明了该算法的有效性。

基于双层符号常数模的多径水声信道盲均衡算法

针对常数模算法(CMA)及符号常数模算法(SCMA)迭代中的大量乘法运算会产生延时的不足,提出了双层符号常数模算法(DSCMA)。该算法采用逐级取符号的办法,将迭代过程中的大量乘法运算转化为比较运算,大大减少了计算量。而基于双层符号常数模的多径水声信道盲均衡器,具有收敛速度快,超量均方误差和计算复杂度小等特点。用负声速梯度信道及深海信道对该盲均衡器性能进行的仿真研究表明:该盲均衡器对多径干扰有良好的抑制作用,对水下数据通信有很强的实用价值。

水声信道中彩色图像压缩编码及其DSP实现

介绍一种适用于水声信道特殊情况下的彩色图像压缩编码方法 ,对在水声信道中完成对彩色图像的高速率传输进行了初步的研究和尝试 ,并使用DSP芯片来实现这种方法 .本文方法借鉴了”变球”彩色量化法 ,根据需要加以改进成为符合要求的压缩编码方法 .使用MATALB语言进行软件仿真查看效果 ,之后在CCS5 40 0软件平台上使用DSP汇编语言编程并编译、运行通过 .压缩后重建图像的质量很大程度上依赖图像本身的特点 ,因此重建后得到图像质量水平不稳定 ,但是一些目前研究的图像进行试验之后得到的效果基本满意 。

一种改进LS信道估计算法在稀疏多径水声信道中的应用

为了消除水声正交频分复用调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中噪声对稀疏多径信道估计的影响,提出了一种改进的最小二乘(Least-Square,LS)信道估计算法。该方法在传统基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)插值的信道估计结构上进行了改进,得到了基于阈值探测的DFT插值信道估计方法,该方法将小于阈值的时域信道响应置零,探测最有效信道抽头,有效消除噪声干扰的影响。仿真结果验证了DFT插值在稀疏多径水声信道估计中的实用性;得到了当循环前缀长度与信道长度越接近时信道估计性能(Bit Error Rate,BER)越好的结论;确定了在两种调制方式下算法的阈值系数范围;且该新算法与已有算法所需的信噪比可低约2 d B,解决了用循环前缀长度来近似信道真实长度的实际问题。

台湾海峡近海水声信道传递函数仿真研究

水声信道传递函数特性对水声通信系统的性能有着重要的影响。采用美国海军GDEM(generalized digital environmental model)中全球气候态月平均声速数据,基于BELLHOP射线传播模型,对台湾海峡近海北、中、南部三个站点在不同季节的声速剖面下的传递函数进行了仿真研究。仿真结果表明,台湾海峡近海浅海声信道的传递函数为锯齿状,间断出现子通带。平均子通带宽度与声速剖面和海水的深度的变化密切相关。

水声信道中一种抗多途跳频通信的研究

水声通信系统是当代海洋开发和海洋环境立体监测中的重要技术组成部分 ,广泛应用于海洋监测、海洋资源勘探和开发等方面 .然而 ,水声信道的随机起伏、时 空 频变的多途特征使水声通信技术成为当代最为复杂的通信技术之一 .本文介绍近年来在高速水声通信方面的一些研究进展 ,讨论了一种利用高速数字信号处理器(DSP)实现水声信道跳频通信的方案 ,并探讨了该方案在调制信号设计及信号处理实现上所采用的关键技术 .

水声信道中的迭代分组判决反馈均衡器

与传统的时域均衡相比,频域均衡为单载波传输系统提供了一种计算更为有效的方法。该文对有大多径时延和多普勒频移的水声信道中的频域分组迭代判决反馈均衡器(IB-DFE)进行了研究,提出了一种联合迭代均衡和频域信道估计(JECE)算法,分析了JECE算法的性能以及不同数据参数对IB-DFE性能的影响,并计算了IB-DFE的计算复杂度。仿真结果表明,所提出的JECE算法对时变水声信道有更好的适应性。与TD-DFE相比,IB-DFE有3.6 dB以上的信噪比增益和约19%的复杂度增益,而且随着多径时延和多普勒频移的增加,这种性能增益会进一步增加。

稀疏长时延水声信道的压缩感知估计(英文)

提出一种基于压缩感知框架下的长时延水声信道估计算法.用传统的自适应算法如最小二乘(LS)算法处理典型的长时延水声信道的估计问题时,会导致其收敛速率下降,即跟踪能力有限,而使用时延多普勒函数则加大了计算量和复杂度.通过训练序列构建一个Toeplitz矩阵作为测量矩阵,将长时延信道估计问题转为压缩感知问题,并利用信道的稀疏结构特性进行稀疏估计.与传统的l1范数或基于指数形式的近似l0范数稀疏恢复策略不同,所提出的是一种新的似l0范数稀算法(简称AL0),该算法通过融合最陡梯度和迭代投影寻优进行求解.仿真与海试数据结果验证了所提算法的优越性.