《寬頻時變水聲信道的建模與參數估計》是依託華南理工大學，由余華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：寬頻時變水聲信道的建模與參數估計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：余華
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與陸上時變信道不同，水聲信道是一個寬頻時變信道。時變引起的多譜效應不能簡單地用頻率偏移來表示和補償，其頻率偏移量會隨頻率大小和時間而變化，這一特點需要使用都卜勒尺度擴展來描述。正是這種多譜勒尺度擴展嚴重限制了水聲通信接收機的性能。當前，水聲通信物理層技術的研究主要集中在提高這種時頻雙色散寬頻信道的容量和傳輸可靠性。本課題從水聲信道的時變特性、寬頻本質以及稀疏特性出發，建立與之匹配的信道模型，利用都卜勒尺度擴展補償技術，以及小波變換、分數階傅立葉變換等多種時頻分析工具研究新型信道估計算法。同時，利用寬頻擴散函式在時延-尺度平面的稀疏性，建立壓縮感知理論框架下的稀疏-寬頻時變水聲信道估計問題模型，套用稀疏重構方法對幅度、時延、都卜勒尺度等信道參數進行估計，以少量的導頻信號或較短的訓練序列在提高系統頻譜利用率的同時實現參數的準確估計。研究成果有望為研製具有自主智慧財產權的高速水聲網路發揮重要作用。
結題摘要
海洋強國與智慧海洋戰略的開啟，對高速可靠水聲通信存在廣泛需求。當前水聲通信亟待解決兩個關鍵問題：一是如何在低信噪比與有限頻寬下實現高速通信，另一個是如何在寬頻時變信道下實現可靠傳輸。本研究針對這兩個關鍵問題，主要開展了寬頻水聲信道的建模、高精度水聲信道估計與均衡算法以及高譜效調製解調技術等的研究，同時在水聲定位及水聲網路方面也進行了相應的研究，以提高整個通信網路的傳輸速率，並搭建了實際的水聲通信網路平台以進行仿真與實驗驗證。本研究提出了一種基於分數階Fourier變換的多尺度多時延水聲信道參數估計方法。該方法能夠以疊代的方式對多分量線性調頻信號按照能量大小順序進行分離，在每次疊代中，通過一個可以校正最佳變換階數的子疊代過程來獲得尺度、時延等參數的精確估計。仿真實驗表明，該方法對寬頻水聲信道的估計誤差明顯優於現有的其它方法。本研究提出多個關於寬頻時變水聲信道的疊代估計與均衡的高性能算法，在仿真實驗中獲得良好的性能。本研究還探討了水聲OFDM關鍵技術、OFDM子載波序號調製、單載波頻域導頻復用以及非正交多載波和非正交多址等高譜效調製解調技術。下一步工作將探討如何降低本研究所提出的寬頻水聲信道估計與均衡算法的複雜度、以及如何將多種高譜效調製解調方案結合併套用到實際的水聲通信系統中。項目項目成果有望在未來的水聲通信設備中進行套用，以提高實際水聲產品的通信速率或穩健性。
