基于CV-RMMP重构算法的水声稀疏信道估计

多径匹配追踪算法在水声信道稀疏估计中具有较好的估计精度,但该算法需要信道稀疏度的先验信息,且计算复杂度大.本工作提出一种基于交叉验证与正则化相结合的多径匹配追踪算法,将其用于水声信道估计.交叉验证提供算法的停止准则,不需要信道的稀疏度和噪声水平的先验信息,并检查算法是否过拟合,提高了估计的准确性.正则化用来进一步筛选候...     

基于OFDM信号的自适应水声信道估计算法

建立适用于OFDM水声通信信号的信道估计模型, 对MP算法进行改进, 引入路径门限调整机制克服虚假路径造成的不良影响, 通过重要路径权系数的迭代修正降低非正交性引入的估计误差, 以较小计算量取得了与OMP算法相当的估计精度; 针对传统信道估计算法对信道长度信息的依赖问题, 提出了一种信道长度自适应信道估计算法, 该算法能够对信道估计质量进行实时评价, 并根据评价结果实现信道估计算法预估信道长度的自适应调整, 满足未知水声信道精确估计及通信应用的需要; 基于OFDM导频元素个数与信道估计效果的关系研究, 提出了OFDM导频序列自调整的通信方案, 以较小的带宽损失保证了可靠的水声通信. 通过仿真和实地试验, 验证了该文研究内容的有效性.     

水声单载波分块传输中基于压缩感知的稀疏信道估计方法

为利用水声信道的稀疏特性,提高循环前缀单载波分块传输系统的信道估计精度和误比特率性能,提出一种新的基于压缩感知的稀疏信道估计方法.新方法利用任意具有单位能量的导频构造满足约束等距条件的频域测量矩阵,通过Dantzig selector算法重构稀疏水声信道冲激响应.基于实测湖试信道模型的仿真结果表明,在相同训练序列长度条件下,利用频域最小均方误差检测方法,新的压缩感知信道估计方法较传统最小二乘信道估计方法有近5 dB的性能增益.     

低信噪比下的浅海水声稀疏信道估计

研究了浅海水声稀疏信道的估计方法,并在此基础上提出了一种应用于低信噪比且相邻路径最小时延差小于经典匹配跟踪算法可以分辨情况下的信道估计算法。所提出的信道估计算法基于最小二乘准则,利用浅海水声信道的稀疏特性,同时结合匹配跟踪算法,将信道脉冲响应函数的l1范数作为代价函数,并将其转化为凸优化问题进行求解。仿真实验验证了提出方法的有效性。     

稀疏水声OFDM系统迭代LS自适应信道估计

为了消除水声OFDM系统中噪声对稀疏多径信道估计的影响,提出了基于阈值探测的迭代最小二乘自适应信道估计方法.该方法根据最小方差准则引入加权因子对误差平方进行加权求和,由此导出一个迭代方程进行自适应信道估计.该迭代方程具有计算复杂度低的优点,不会带来大的矩阵运算.在该方法基础上,提出基于阈值探测的稀疏信道估计方法,探测最...     

DCT插值算法在OFDM水声信道估计中的应用

海洋声信道是一种复杂的时-空-频变参信道,信道估计的准确程度直接影响着整个系统的性能。本文首先分析了水下声信道估计的基本方法,介绍了基于DFT的信道估计算法,并重点介绍了离散余弦变换（DCT）的插值算法,最后在仿真得到的水声信道模型下对两种算法性能进行了仿真。基于DCT的信道估计算法在水声信道时延为非整数倍采样间隔时可有效抑制信号的频谱泄露问题,从而改善系统的性能,更加适合于时变的水声信道。仿真结果表明该算法在改善系统性能方面优于基于DFT的信道估计算法。     

一种稀疏度自适应超宽带信道估计算法

针对在超宽带信道估计中应用压缩感知理论需要预知信道稀疏度的问题,利用超宽带信道在时域上的稀疏性,将信道估计问题转化为压缩感知理论中的稀疏向量重构问题,提出了稀疏度自适应正则化压缩采样匹配追踪（SARCoSaMP）算法。该算法在压缩采样匹配追踪（CoSaMP）算法的基础上,引入自适应和正则化方法,自动调整所选原子数目,逐步逼近信道稀疏度K,在稀疏度未知的情况下精确地实现信道估计。仿真结果表明,该算法可有效应用于超宽带系统的信道估计,并且其性能明显优于CoSaMP算法和稀疏自适应匹配追踪（SAMP）算法。     

基于LFM信号信道估计的水声MPSK信号盲Turbo均衡方法

为提高水声多进制相移键控(Multiple Phase Shift Keying,MPSK)信号盲解调过程中的信道失真补偿能力,提出一种利用水声线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号进行信道盲估计的水声MPSK信号的盲Turbo均衡方法.该方法利用水声通信的前导LFM信号进行信道...     

压缩传感及其在稀疏信道估计中的应用

压缩传感是一种全新的数据采集、处理方式,它能够从极少数的观测样本中准确的恢复出原始数据.这个特点使其能够很好的应用在具有稀疏特性的通信环境下.对压缩传感及其在稀疏信道估计中的应用进行研究,总结了应用压缩传感进行信号采集、处理的一般方法.在系统阐述压缩传感理论之后,以具有稀疏性的超宽带通信信道和OFDM水声通信信道为例,...     

基于压缩感知的MIMO-OFDM系统稀疏信道估计方法

在多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中, 信号经过频率选择性衰落的信道后, 在接收端需要进行均衡和相干信号的检测, 故准确的信道估计量必不可少. 传统的信道估计方法均基于信道抽头是密集型的假设, 利用线性重构算法, 如最小二乘(LS)或最小均方误差(MMSE)等, 可以达到Cramer-Rao下界(CRLB). 然而, 通过物理信道测量发现, 在实际通信系统中, 宽带信道抽头分布通常表现出稀疏特性. 通过充分利用信道的稀疏特性, 该文将压缩感知中的CoSaMP重构算法应用于MIMO-OFDM系统的稀疏多径信道估计. 在达到与传统的信道估计方法相同性能的前提下, 基于CoSaMP的信道估计方法以非常小的计算复杂度为代价, 大大减少了导频信号开销, 从而提高了频谱资源利用率.     

Channel Estimation and Compensation for Underwater Acoustic Pipeline Communication

An estimation and compensation algorithm for underwater acoustic pipeline channel is investigated. A joint time-frequency adaptive signal-to-noise ratio (SNR) estimation based on the maximum likelihood method is introduced firstly, and the Cramer-Rao lower bound (CRLB) is proposed so as to evaluate the performance of the SNR estimation algorithm. For frequency-selective fading channel part, estimation and compensation are made to improve the robustness of the system on the basis of the LMS algorithm. Furthermore,real-time update iteration algorithm in the frequency domain is investigated to realize synchronous receiving and estimation. For verification, simulations and actual data tests were made, and the results show that the algorithm possesses great robustness, efficiency and accuracy inrealization of SNR estimation, signal detection and frequency impulse compensation for the channel.     

母船和潜器水声通信技术研究

给出一种母船和潜器Ｍ制跳频编码水声通信的方法及试验结果。采用信道标校码实时测试水声道的频响特性，并据此实时调整检测门限，可大大减小通信误码率，测试给出了用２ｋＨｚ带宽通信诉结果。若加大通信带宽，可提高通信速率。     

水声信道多径传播的仿真

该文简要分析了水声信道的传播特性,建立了水声时变多径信道的数学模型,给出了一种水声信道多径传播的计算机仿真方法.仿真中没有考虑噪声的影响,直接采用调制后的数字信号进行多径传播,同时在信道中加入了时变的条件,并对ASK、FSK、PSK 3种调制方式在水声多径信道中的传播进行了比较.通过仿真结果,分析了水声信道多径传播的特点,有助于对水声信道的了解及相关问题的设计.     

基于压缩采样匹配追踪的稀疏度和稀疏信道联合估计

原始的压缩采样匹配追踪算法依赖于已知稀疏度,因此本文研究了一种稀疏度和稀疏信道联合估计算法。首先提出了一种新的稀疏向量的替代,能够在有限长度的训练序列下,达到较好的稀疏度和信道估计效果。然后通过对稀疏信道估计中的噪声分量的分析,提出了一种稀疏度估计算法,结合信道估计最终给出了一种稀疏度和稀疏信道联合估计算法。仿真结果表明：新的稀疏向量的替代在稀疏度和信道估计方面都有明显的优势,并且提出的稀疏度和稀疏信道联合估计算法在性能上好于mCoSaMP算法。     

自适应滤波技术在水声信号处理器中的应用

针对海洋环境噪声大、干扰信号强的特点,在水声信号处理器研制中,采用自适应滤波模块对海洋水声信号进行处理。实验表明该方法具有良好的滤除噪声和抗干扰能力,顺利实现了海洋复杂环境下的水声信号处理。     

浅海信道水声数字通信系统的性能分析

介绍了一种适用于浅海信道水声数字通信系统的性能分析模型,它包括水声信道传播特性如传播损失,多途结构,信道传输函数等的 水声通信系统性能如通信距离预报,系统信噪比和误码率等的估计,同时还给出了不同条件下性能分析的结果。     

相干调制水声数字通信中的一种盲符号估计方法

相干调制是近年来水声通信领域中最为活跃的研究课题之一。但水声信道的时变多途效应造成接收数据严重的码间干扰（ Ｉ Ｓ Ｉ）,使得高速水声通讯的实现十分困难。盲符号估计不需要利用已知序列对滤波器参数进行周期训练,从而能有效地节省信道带宽。利用盲估计方法克服 Ｉ Ｓ Ｉ的关键在于,对多途接收的有噪信号进行多倍码速率的采样,将信道等效为一个单输入多输出系统,并构造采样输出的循环平稳序列的二阶统计量,去估计原发送序列。本文针对水声信道的实际特点,提出了一种盲符号估计的新方法。与文献［３］的算法相比,它具有更低的运算量,便于数据的实时处理。文中最后利用计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

水声MIMO信道模型和容量分析

水声通信系统对数据率的更高要求提出了水声信道容量限的问题。信息理论的研究表明,采用多输入多输出(MIMO)结构具有改善信道容量的潜力。文章对MIMO水声信道模型及信道容量进行了研究。借助于瑞利衰落统计模型和射线模型,建立了时变的MIMO水声信道模型,分析了多径时延以及发射、接收阵元数对时变水声信道容量的影响。文中还基于湖试信道测量数据,给出了信道的功率延迟线和不同信道的中断容量结果。仿真和测量的结果表明,相比单输入单输出(SISO)信道,MIMO水声信道可以获得明显的容量改善;而且相比平坦衰落信道,多径MIMO水声信道可以获得更大的容量增益。