水声信道快速收敛自适应均衡算法

从提高自适应均衡算法水声信号收敛性能的角度出发,提出了一种新的快速收敛水声信道自适应均衡算法。该算法将改进的归一化均方误差算法和判决反馈均衡器结构有机结合,在不增加计算量的前提下,很好地实现了不同水声信道的自适应均衡,易于算法的硬件实现。仿真结果表明,该算法计算量同归一化最小均方(normalized least mean square, NLMS)误差算法的计算量相当,但在稳态误差和收敛速度上有很大优势;收敛性能与自适应调整最小二乘回归〖CD*2〗判决反馈均衡器(variable tap-length decision feed-back equalizer based on recursive least square, RLS-DFE)算法接近,却克服了RLS-DFE算法计算量大,不利于硬件实现的实际问题。提出的算法为水声通信提供了一种性能优良的可实现方法,具有较高的应用价值。     

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。     

基于正交小波包变换的水声信道盲均衡算法

为了克服常数模算法(CMA)收敛速度慢的缺点,在分析正交小波包和常数模算法的基础上,推导出正交小波包变换矩阵的通用表达形式,提出一种基于正交小波包变换的盲均衡算法(WPTCMA),并给出相应的均衡器结构.与基于正交小波变换的常数模算法(WTCMA)相比,该算法将正交小波包变换理论引入到常数模算法中,充分利用了小波包变换对信号很强的去相关能力,并通过能量归一化方法来加快收敛速度.水声信道盲均衡的仿真结果,验证了该算法的性能.     

水声通信中基于信道估计的稀疏均衡算法研究

为实现相位相干水声通信系统的实时处理,降低由信道大时延多径结构所导致的接收算法复杂度与稳定性问题,提出了一种基于信道估计的多通道稀疏均衡算法.该算法针对水声信道的稀疏特性,采用稀疏算法减小均衡器的阶数,降低了系统复杂度;并且将变步长LMS算法与基于信道估计的完全反馈均衡器相结合,提高了均衡器性能;同时采用多通道可变步长算法,各个通道的步长可以独立的自适应调节,增加了均衡器的稳定性与灵活性.在实际湖试信道条件下的性能仿真表明:在10kin的距离上,与传统四通道DFE-LMS算法相比,此算法在降低稳态误差的同时,参与迭代计算的抽头数减少了78%,从而计算量大为减小,同时系统性能也得到了改善.     

水声信道非线性均衡的研究

对浅海信道传输的声信号进行深入分析,在对判决反馈均衡(DFE)算法进行分析的基础上,对稀疏权DFE均衡器信道估计的均方误差(MSE)、信道的稀疏估计等进行了分析研究,并对信道进行了稀疏化估计,对全阶均衡器和稀疏权均衡器进行了仿真,证明对非线性均衡器结构进行稀疏化是可行的,降低了算法复杂性,并使由此造成的性能下降限定在一定的范围内。     

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。     

水声信道多径时延估计的高分辨方法研究

为了解决传统的匹配滤波器方法估计实测信道时分辨率不足的困难，研究了高分辨多径时延估计方法。应用MODE算法求得多径时延估计的初值，再通过带惩罚函数的最小二乘法迭代求解时延和幅度估计的准确值。仿真表明，该方法的时延分辨率在20dB信噪比下达到了传统的匹配滤波器方法的4倍，实现了多径时延的高精度估计，解决了实测线性调频信号的信道估计问题。     

一种新颖的变步长仿射投影算法

通过玫进传统仿射投影算法(APA)的约束条件,提出了一种新的变步长仿射投影算法(VSS-APA).该算法具有随估计误差的变化自动调整步长的特点,同时克服了传统APA不能充分反映更新后的自适应滤波器系数应该尽可能逼近未知系统参数的缺点.在算法实现中,提出了简单有效的遗忘因子选择规则,以实现对误差能量的准确估计.最后将该算法成功应用于系统辨识.理论分析与计算机仿真表明,该算法有更快的收敛速率和更小的稳态均方误差.     

一种水声时变信道低计算量自适应均衡算法

对于时变水声信道，迭代步长的取值对均衡算法的收敛特性影响较大，步长的自适应参数选取解决了上述问题，但随之而来的是计算量的显著增加。提出了一种自适应均衡算法，该算法根据均方误差切换准则在两种算法之间进行切换。对不同水声信道进行了大量的计算机仿真，结果验证了本算法的有效性。该算法解决了时变信道迭代步长选取困难的问题，同时将均衡计算量降低了30％，更适合快速变化水声信道下的实时通信。     

噪声鲁棒变步长LMS算法及其在OFDM水声信道均衡中的应用

针对最小均方(least mean square, LMS)算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)条件下性能较差的问题,提出一种噪声鲁棒变步长LMS(noise robust variable step-size LMS, NRVSLMS)算法。该算法通过结合改进的双sigmoid函数和误差信号自相关函数,在迭代过程中动态调整步长的大小,解决了传统LMS算法中收敛速度、跟踪性能和稳态性能互相矛盾的问题。理论分析和仿真结果表明,与其他变步长算法相比, NRVSLMS算法抗噪声能力强,具有良好的跟踪速度和稳态性能。将该算法应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声信道均衡中,与现有LMS类自适应均衡方法相比,基于NRVSLMS算法的信道均衡方法能够显著降低系统误码率(bit error rate, BER)和均方误差(mean square error, MSE)。     

Self-adjusting decision feedback equalizer for variational underwater acoustic channel environments

Aimed at the abominable influences to blind equaliza-tion algorithms caused by complex time-space variability existing in underwater acoustic channels, a new self-adjusting decision feedback equalization （DFE） algorithm adapting to different under-water acoustic channel environments is proposed by changing its central tap position. Besides, this new algorithm behaves faster convergence speed based on the analysis of equalizers’ working rules, which is more suitable to implement communications in dif-ferent unknown channels. Corresponding results and conclusions are validated by simulations and spot experiments.     

基于压缩传感的MIMO-OFDM水声通信信道估计算法

充分利用水声信道的稀疏特征,提出一种基于压缩传感理论的多输入多输出正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)水声通信系统信道估计算法。在MIMO-OFDM水声通信系统模型的基础上,考虑Doppler频移的影响设计符合压缩传感理论框架的过完备字典,利用一系列非正交基在过完备字典下描述待重建信号。通过对比分析基追踪降噪、丹茨格选择器以及正交匹配跟踪3种算法的信道估计性能,进一步证明了算法的有效性。仿真实验结果表明,基于压缩传感的稀疏信道估计算法具有优于传统最小二乘算法的信道估计精度,并且在最小二乘矩阵求逆奇异的情况下仍能准确地估计出信道参数;在计及Doppler频移的影响时,直接压缩传感估计优于补偿后的压缩传感估计方法。     

面向OFDM-MFSK水声通信的差错控制方法

多进制频移键控正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing multiple frequency shift keying, OFDM-MFSK)调制能抵抗水声信道中的多径衰落和多普勒效应, 且无需复杂的信道估计与均衡, 适合低成本的水声通信机设计。针对OFDM-MFSK水声通信系统, 提出了一种差错控制编码方法, 具体思想为在使用OFDM-MFSK传输原数据的同时调制子载波的相位以传输另一路编码, 接收端结合两种解调方式, 利用编码的差错图样与校验码实现数据的纠错。相比于其他前向纠错编码, 此种差错控制方法的码长短、编解码复杂度低, 结合OFDM-MFSK调制, 能在保证通信可靠性和实时性的同时降低水声通信系统的实现成本, 适用于低速率水声通信系统的设计。     

8APSK_TCM编码调制方法在水声传输中的应用

论述了应用于水声信道的网格编码调制技术，分析了影响其性能的主要因素为有效编码长度，最小乘积距离；在此基础上，提出了基于水声信道的8APSK_TCM鳊码调制方法，并在给定的水声信道下进行了仿真，仿真结果表明：8APSK_TCM模式相对于标准的TCM模式在信噪比相同的情况下，降低了系统的误码率，改善了水声通信系统的可靠性。     

稀疏码分多址收发端改进方案的设计

为降低传统稀疏码分多址接入(sparse code multiple access,SCMA)系统的译码复杂度,同时保证系统误比特率(bit error ratio,BER)性能,考虑信道质量因素提出SCMA系统收发端改进方案.在接收端,提出基于信道质量动态选择节点改进消息传递算法(message passing al...