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开题报告范文-《水声通信信道载波相位恢复盲均衡算法》

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一、研究目的及意义

海洋占地球表面积的70%,拥有广阔的空间和丰富的矿产与生物资源,在人类的活动中占有越来越重要的地位。而在对海洋进行的每一项军事与民用开发活动中,都离不开通信与数据传输作为保障。由于海水是电的导体,在混浊、含盐的海水中,光波与电磁波的衰减都很大,传播距离十分有限。只有频率在30hz~300hz 的超低频电磁波才能够在海水中远距离传播[1],这样的频率范围要求巨大的天线和发射功率,且只能实现从空气到水下的单工通信。相比之下,声波在水中的传播特性就好得多。利用深海声道效应,甚至远在五千公里以外,人们也能清晰地接收到由几磅tnt炸药爆炸所辐射的声信号[2]。迄今为止,声波是在海水介质中进行远距离无线通信唯一有效的信息载体。

在水声数字通信系统中,由于声波传播的多途效应造成的码间干扰是获得高速数据传输的主要障碍,有效的解决方法是在接收机中使用均衡器。采用传统的自适应均衡技术抑制多途效应的影响,需要周期地发送训练序列,降低了水声信道的带宽利用率。而盲均衡技术不需要训练序列,可有效地提高信息的传输速率[3],因此,研究相应的盲均衡算法在水声信道中的性能是非常必要的。

时变衰落信道水声信道的多途效应和多普勒效应都很严重,在某些情况下,接收端和发射端之间的漂移以及传输介质的改变,都会引起严重的相位起伏,相位在0°~360°之间随机分布,给相干接收带来很大的困难,必须进行信道均衡和相位跟踪,否则无法进行正确的解码。因此相干水声通信中的载波同步与恢复对数据解调至关重要。过去人们研究一个衰落信道的均衡问题时,都是以信号载波已经得到恢复为前提的,而且接收机的载波恢复和信道均衡分开进行,然而这种做法对时变性很强的水声信道来说是不合适的[4]。

传统的a算法性能稳定且容易实现,但由于a的代价函数中只利用了信号的幅度信息,而没有相位信息,因此对相位而言是&ldqu;盲&rdqu;的[5],难以完成载波恢复。为了克服相位误差引起的性能下降,均衡后必须使用载波跟踪环路来恢复载波相位。

综上所述,载波恢复盲均衡算法的研究对提高水声通信质量是非常必要和有实际意义的。

二、研究现状

最初解决这类问题的方案是由均衡器和一个单独的载波跟踪环组成[4],如一阶锁相环(pll)。盲均衡算法与载波相位无关,因此能够在载波恢复环路锁定之前进行快速的初步收敛,使信号星座较为正常,有利于进行载波恢复和相位信号检测[12]。

后来,由falner提出将载波恢复系统和自适应均衡器的参数调整相联合,使二者的功能相互补充,从而提高相干水声通信系统的性能[6]。随后又陆续提出了一些常数模与载波恢复联合的算法[8-10],如文献[8]中提出的修正的常数模算法(a)、文献[11]中提出的改进的载波恢复a算法、他和ain提出的利用信号星座图匹配误差的算法[7]等。

文献[13]根据16qa信号星座图的特点,通过对修正的常数模算法(a)的性能进行分析,在a代价函数的基础上进行修改,得到了一种具有相位纠正能力的误差函数。使用该误差函数进行冷启动,算法收敛能力较强,收敛速度与a接近。进一步地,当判决错误率达到足够低的水平时,再切换到判决导引算法模式,并采用判决域的方式进行切换,降低了算法的稳态误差。

文献[14]提出了一种用于qpsk信号的快速载波恢复常数模盲均衡算法fra(fastarrierreverynstantdulusalgrith)。首先根据qpsk信号的特点和&ldqu;归一化ls算法&rdqu;的思想,提出了一种能够快速收敛的误差函数,用所构造的新的误差函数代替a算法的误差函数,得到了一种新的载波恢复盲均衡算法。

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开题报告范文-《水声通信信道载波相位恢复盲均衡算法》

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