水聲多載波通信系統(tǒng)信道估計技術(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、高可靠性的實時傳輸方式。
　　 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，信道估計技術(shù)對水聲OFDM通信系統(tǒng)具有非常重要的作用，對信道特性及時、準(zhǔn)確的估計是接收機

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)的信道估計也是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。一方面，傳統(tǒng)的基于疊加導(dǎo)頻的信道估計算法為了對信道沖擊響應(yīng)進行較為準(zhǔn)確的估計，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)用于信號處理領(lǐng)域的各個方面。
　　 本文研究基于壓縮感知技術(shù)的水聲OFDM系統(tǒng)信道估計算法。首先，利用水聲信道時域沖激響應(yīng)的稀疏性

4、，采用壓縮感知理論對信道進行估計，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，通過對傳感矩陣進行優(yōu)化，進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水聲OFDM系統(tǒng)的影響，在接收端對多普勒頻移和脈沖噪聲進行聯(lián)合估計與補償。最后，在壓縮感知信道估計的基礎(chǔ)上引入貝葉斯理論，利用對信道稀疏特性的先驗假設(shè)進行后驗概率估計以提高低信噪比下信道估計算法的性能。研究了在高斯二項