水声通信中的自适应调制算法研究

发布时间：2020-04-08 12:02

【摘要】：随着人类对海洋资源的探索和利用,学者们越来越关注水声通信技术的发展。然而水声信道环境恶劣,其具有变化快、多路径、延迟大、带宽窄等特点,使得信号在传输过程中存在严重的码间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)以及吞吐量受限的问题。针对上述问题,本论文开展如下研究:首先,利用BELLHOP模型模拟实际的水声信道并分析了水声信道的特征。在此基础上对本论文的主要研究内容做了基本知识的储备,包括常用的盲均衡算法以及调制算法,并给出了系统采用多模盲均衡算法(Multi-Modulus Algorithm,MMA)的原因。其次,针对由于水声信道多径传播导致的严重ISI现象,利用盲均衡检测技术可以补偿由于水声信道特性产生的信道失真,抑制ISI。考虑到现有的盲均衡技术是建立在固定抽头长度的基础上,而抽头长度对系统性能有影响,因此,提出变抽头盲均衡。其利用抽头更新算法,当信道环境发生变化时,能够自适应地选择最优抽头长度。通过对两种算法的比较和分析,验证了变抽头长度盲均衡检测算法的有效性,提高了盲均衡的性能。此外,考虑到水声信道的稀疏特征影响了盲均衡的性能。为此,本论文采用了分数阶范数约束的盲均衡算法改进代价函数,并验证其提高了系统的性能。最后,针对水声信道中存在带宽窄而造成水声通信系统可达到的吞吐量受限的问题,将自适应调制技术应用到水声通信系统中,以此提高系统的吞吐量。自适应调制技术基本原理是为了保证通信系统的传输有效性,将高阶调制应用到水声信道质量较高的时候;为了保证通信系统的传输可靠性,将低阶调制应用到水声信道质量较差的时候。自适应调制技术是改善吞吐量的有效措施。本论文对比传统基于信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)的自适应调制算法,提出利用盲均衡输出的稳态均方误差(Steady-state Mean Square Error,SMSE)进行自适应调制,并进行两者的性能比较与分析。
【图文】：

基带传输,调制器,框图,工程硕士学位

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文调制调制无法利用幅度信息，而调制信号中的相位发生变化能使得对频谱资源进行充分 (M-ary Quadrature Amplitu不考虑加入载波，均为基带波调制的信道上传输的系统 )

框图,点对点通信,基本结构,盲均衡

图 2-8 点对点通信系统基本结构如图 2-8 所示为本章中采用的点对点通信的总体框图。信源 a ( n )为数信源发送的二进制信息。 s ( n )为发送的二进制信息经过格雷码映射产信号，， r ( n )为经过信道后的接收信号，表示如下：r ( n ) = s ( n )* h ( n ) + v ( n)(， h ( n )为信道冲激响应， v ( n )的均值为 0，方差为2 的加性高斯白噪通过盲均衡器中的抽头更新算法得到盲均衡的输出 y ( n )，并最终经过后得到的调制信号的估计信息 s ( n )恢复原始调制信号。由图 2-8 可知直接利用接收信号，不需要发送端的训练序列就可以对信号进行均衡.2 盲均衡算法的基本准则首先，盲均衡要满足置零准则，其表述如下：假设在没有噪声 v ( n )干扰的情况下，由图 2-8 所示，盲均衡的输出为( ) ( ) * ( )( ) * ( )* ( )y n r n w ns n h n w n (
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.3

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