水声通信中的自适应均衡器研究

论文摘要

近年来,水声通信无论在军用还是民用方面具有很重要的价值,随着军用和民用对其的迫切需要,对它的研究也成为国内外通信领域研究的热点之一,受到越来越多人的高度重视。目前水声通信研究的最终目的就是建立起水声通信系统,或者目前所说的同陆上Internet网络类似的水声通信网络。将水声通信充分的应用于水下潜艇与潜艇之间的通信、水面船只与水下潜艇之间的通信、工作人员在海面上对海洋环境的遥测、保证水下测量设备往海上回传数据记录、回传图像数据、回传语音数据等的准确性,同时用于其它领域对于海洋资源的开发和利用中。本论文针对海洋环境的复杂性,即水声通信信道具有高噪声、可用载波频率低、可利用带宽低、传播时延很大等特点,研究了在水声通信的接收端采用加入自适应均衡器的方法来补偿水声通信严重码间干扰所引起的信号畸变。论文所研究的水声通信自适应均衡器主要考虑了均衡器组成的两大部分：自适应均衡算法和自适应均衡器的结构。根据自适应均衡器组成的两大部分,本论文研究了三大类水声通信自适应均衡器,分别为：1.水声通信LMS自适应均衡器。理论研究了传统LMS自适应均衡器及其改进的LMS自适应均衡器,并通过仿真研究了LMS自适应均衡器在水声通信系统应用中的性能。仿真结果论证了传统LMS自适应均衡器在水声通信系统用来克服水声通信严重码间干扰的可行性。2.水声通信RLS自适应均衡器。理论研究了传统RLS自适应均衡器及其改进的RLS自适应均衡器,并通过仿真研究了RLS自适应均衡器在水声通信系统应用中的性能,仿真结果论证了传统RLS自适应均衡器在水声通信系统用来克服水声通信严重码间干扰的可行性。将RLS自适应均衡器应用于处理中国科学研究院声学所的2008年在湖上实验所采集的一组数据文件,已知发送端和接收端都是静态的,接收端和发送端在水深3m的地方,发送端和接收端之间的直线距离约为1km,发送端发送的是一幅灰度图像,图像尺寸是64像素×64像素,8个灰度级,即灰度值范围为[0,127]。接收数据文件通过RLS自适应均衡器后恢复出的图像表明该通信过程准确实现了通信收发端的信息传递。实际数据处理论证了传统LMS自适应均衡器在水声通信系统用来克服水声通信严重码间干扰的可行性。3.水声通信格型自适应均衡器。理论研究了传统最小二乘格型自适应均衡器及其改进的最小二乘格型自适应均衡器,并通过实际数据处理研究了最小二乘格型自适应均衡器在水声通信系统应用中的性能,实际数据处理结果论证了最小二乘格型自适应均衡器在水声通信系统用来克服水声通信严重码间干扰的可行性。本论文通过仿真整个水声通信过程,将水声通信自适应均衡器应用于仿真的水声通信系统中,理论研究、仿真研究和实际数据处理结果表明水声通信中均衡器的应用大大降低了由码间干扰造成的误码率,大大改善了水声通信的质量,论证了所研究的水声通信自适应均衡器用来克服水声通信严重码间干扰的可行性。本论文对水声通信自适应均衡器的研究的目的是为了建立一套完整的水声通信均衡器研究的理论和应用体系,为进一步开发“水声通信实验数据处理及其仿真’系统软件平台提供系统全面的理论知识,避免大量重复的研究工作,并保障“水声通信实验数据处理及其仿真”系统软件平台开发的顺利进行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 水声通信及其发展
• 1.3 自适应均衡技术的发展
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 水声通信自适应均衡器概述
• 2.1 前言
• 2.2 水声通信信道均衡原理
• 2.3 水声通信自适应均衡器概述
• 2.4 本章小结
• 第3章 水声通信LMS自适应均衡器
• 3.1 前言
• 3.2 传统的LMS自适应均衡器
• 3.3 改进的LMS自适应均衡器
• 3.4 水声通信LMS自适应均衡器仿真应用
• 3.5 本章小结
• 第4章 水声通信RLS自适应均衡器
• 4.1 前言
• 4.2 传统RLS自适应均衡器
• 4.3 改进的RLS自适应均衡器
• 4.4 水声通信RLS自适应均衡仿真应用
• 4.5 水声通信RLS自适应均衡器实际数据处理应用
• 4.6 本章小结
• 第5章 水声通信最小二乘格型自适应均衡器
• 5.1 前言
• 5.2 最小二乘格型自适应均衡器
• 5.3 改进的最小二乘格型自适应均衡器
• 5.4 水声通信最小二乘格型自适应均衡器实际数据处理应用
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士期间取得的成果
• 致谢