稀疏水聲信道自適應(yīng)辨識(shí)與均衡技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、水聲通信是海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)及海洋信息獲取的重要信息交互手段。水聲信道是水聲通信走向成熟的重要障礙;部分典型的水聲信道表現(xiàn)出時(shí)變稀疏多途擴(kuò)展特性,這將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的碼間干擾(ISI,Inter-Symbol Interference),進(jìn)而導(dǎo)致通信性能的惡化。此外,水聲信道的非平穩(wěn)性會(huì)導(dǎo)致接收的通信信號(hào)表現(xiàn)出非圓(NC,Non-Circular)特性。基于水聲信道的稀疏特性以及接收通信信號(hào)的NC特性,本文開展了稀疏水聲信道的辨識(shí)與均衡技術(shù)研究。

2、
  在時(shí)變稀疏多途擴(kuò)展信道條件下傳統(tǒng)的自適應(yīng)算法(如最小均方(LMS,Least Mean Square)算法、遞歸最小二乘(RLS,Recursive Least Square)算法和仿射投影算法(AP,Affine Projection)算法)存在以下問題:(1)在權(quán)值更新過程中均采用固定步長(zhǎng)或固定遺忘因子,導(dǎo)致時(shí)變信道的跟蹤能力較弱;(2)未考慮到信道的稀疏特性,導(dǎo)致收斂速度慢以及噪聲加強(qiáng)的現(xiàn)象;(3)未利用接收通信信號(hào)的

3、NC特性來提高通信系統(tǒng)的性能。針對(duì)以上面臨的問題,本文在 LMS自適應(yīng)信道辨識(shí)的框架下開展了以下研究?jī)?nèi)容:首先,提出了改進(jìn)的l0-SH-LMS(Shrinkage Linear LMS based onl0-norm)算法,一方面通過引入變步長(zhǎng)以提高算法對(duì)時(shí)變信道的跟蹤能力,另一方面引入了l0范數(shù)約束項(xiàng)使其能充分利用信道的稀疏特性;其次,基于改進(jìn)的l0-SH-LMS,采取了寬線性(Widely Linear)的處理方式提高對(duì)NC信號(hào)的二

4、階統(tǒng)計(jì)特性的利用,進(jìn)而提出了一種l0-SH-WL-LMS(Shrinkage and Widely Linear LMS based onl0-norm)算法;然后,推導(dǎo)了l0-SH-WL-LMS算法的均值和EMSE的收斂條件;最后,對(duì)兩種自適應(yīng)算法進(jìn)行了信道辨識(shí)與均衡仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明提出的算法相比于 LMS和 l0-LMS算法而言均具有更快的收斂速度和更小的穩(wěn)態(tài)MSE,同時(shí)基于提出的自適應(yīng)算法的信道均衡的誤碼率約有一個(gè)數(shù)量級(jí)的下降。

5、
  鑒于AP算法在收斂速度方面的優(yōu)勢(shì),本文也研究了基于AP算法的自適應(yīng)信道辨識(shí)技術(shù):首先,采取了與 LMS算法相同的改進(jìn)方法提出了適合時(shí)變稀疏多途擴(kuò)展信道的l0-SH-AP(Shrinkage Linear AP based onl0-norm)算法和l0-SH-WL-AP(Shrinkage and Widely Linear AP based onl0-norm)算法;其次,對(duì)改進(jìn)算法迭代過程中所需的求逆運(yùn)算進(jìn)行了 DCD(

6、Dichotomous Coordinate Descent)處理得到了 l0-SH-DCD-AP和l0-SH-WL-DCD-AP算法,與l0-SH-AP和l0-SH-WL-AP相比,DCD處理后的算法的計(jì)算復(fù)雜度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí);然后,分析了 l0-SH-WL-AP算法的均值和 EMSE的收斂性能;最后,在稀疏信道條件下對(duì)改進(jìn)算法的辨識(shí)與均衡性能進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:改進(jìn)算法的收斂性能和穩(wěn)態(tài)誤差性能均優(yōu)于AP算法和l0-AP算法;

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