基于改进盲均衡算法的水声通信可靠性研究

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基于LFM信号信道估计的水声MPSK信号盲Turbo均衡方法

improved. Simulation result verifies the effectiveness of the proposed method.
Key words:underwater acoustic communication; blind channel estimation; blind turbo equalization
收稿日期:2020-11-09;修回日期:2020-12-21
基金项目:国家自然科学基金计划资助项目( 61602511)
作者简介:郭悦( 1993-) ,女,硕士生,主要研究方向为水声通信信号分析与处理。
130
2021 年
信息工程大学学报
由于水声信道具有稀疏多径的特点,水声通信
GUO Yue,WANG Bin,MENG Yuting
( Information Engineering University,Zhengzhou 450001,China)
Abstract: To improve the channel distortion compensation ability in blind demodulation of
第 22 卷第 2 期
2021 年 4 月
信息工程大学学报
Journal of Information Engineering University
Vol. 22 No. 2
Apr. 2021
DOI:10. 3969 / j. issn. 1671-0673. 2021. 02. 001
协作通信水声通信通常采用 LFM 信号作为前
图 3 发射端系统模型
考虑高斯白噪声和水声稀疏信道的影响,接收

自适应均衡技术在水声通信中的研究应用

１引言
水声通信技术是当代海洋资源开发和海洋环境立体监测系统中的重要技术组成部分，也是我国海洋高技术急待研究开发的项目之一。大量研究结果表明，多途效应是水声信号在声信道中传播发生畸变的根本所在，因此，克服多径效应引起的码间干扰，减小系统的误码率，是水声通信的主要研究课题［１￣３］。自适应均衡是现代通信中广泛采用的消除
ｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．
ＫｅｙＷｏｒｄｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉｐａｔｈｅｆｆｅｃｔ，ａｄａｐｔｉｖｅｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｄｅｃｉｓｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋＣｌａｓｓＮｎｒＴＮ９２９．３
邱政邓
湛江
开
５２４０２２）
（９１３８８部队
摘
要
在水声数字通信系统中，声波传播的多径效应而引起的码间串扰是水声通信所面临的主要障碍之一，而解决此问题的一种有
效的办法是在接收端采用自适应均衡技术。论文详尽的叙述了线性和非线性自适应均衡器的典型算法，通过仿真对其性能进行了比较，通过对比发现采用判决反馈自适应均衡技术可以提高水声通信的可靠性，对于解决实际水声通信中的码间串扰问题具有重要的实用价值。关键词水声通信；多径效应；自适应均衡；判决反馈

水声信道盲均衡优化仿真研究

ＬＩＣｈａｎｇ－ｒｏｎｇ．ＷＵＤｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＱｉｑｉｈａｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＱｉｑｉｈａｒＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ１６１００６，Ｃｈｉｎａ）
ｉｚｅｄ，ａｎｄｈｅｔｎｔｈｅｍｏｍｅｎｔｕｍｐａｒｔｉｃｌｅｌｇａｏｉｒｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｎｄｔｈｅｉｒｇｈｔｖｅｃｔｏｒｓｕｂｏｐｔｉｍａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓｅｔ；ｉｎｆｌｌａｙ，ｔｈｅ
ｒｉｔｈｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｂｉｌｉｔｙｉｓｐｏｏｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｏｒｆｗａｒｄａｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｂｌｉｎｄｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｃｈａｎｎｅ１．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｉｓｉｎ－

开题报告-《水声通信信道载波相位恢复盲均衡算法》

开题报告-《水声通信信道载波相位恢复盲均衡算法》研究背景近年来，随着海洋经济的快速发展，水声通信技术也得到了迅速的发展。

水声通信是指利用声波在水中传播来实现信息交流的一种通信方式。

由于水下环境特殊，水声信号传输受到许多困难影响，如水声信道衰落、多径效应等，使得水声通信系统的设计和性能优化面临着巨大的挑战。

其中，水声信道中的载波相位偏移问题是水声通信中较为常见且需重点解决的问题之一。

水声载波相位偏移会严重影响通信系统的性能，降低系统的信噪比和误码率，导致通信信号的接收质量非常差。

因此，如何解决水声通信信道的载波相位偏移问题，是水声通信技术发展中亟待解决的问题。

研究意义本课题旨在研究一种水声通信信道载波相位恢复盲均衡算法，以此解决水声通信中载波相位偏移的问题。

具体内容包括以下方面：1.提出一种基于盲均衡的水声通信信道载波相位恢复算法，解决水声通信信道中载波相位偏移的问题。

2.分析该算法的性能，包括均衡效果、鲁棒性和复杂度等指标，从而得出算法的优缺点。

3.在水声通信系统中进行仿真实验，验证该算法的有效性和可行性。

本研究对于水声通信技术的发展具有重要的意义。

一方面，该算法可以有效解决水声通信中载波相位偏移的问题，提高水声信号的接收质量；另一方面，该算法可以作为改进和拓展现有水声通信系统的重要手段，为水声通信技术的发展注入新的动力。

研究进度安排本课题的进度安排如下：时间节点完成内容第一周-第二周搜集和整理水声通信信道相关研究资料，了解现有的均衡算法第三周-第四周提出基于盲均衡的水声通信信道载波相位恢复算法第五周-第六周对该算法进行性能分析，包括均衡效果、鲁棒性和复杂度等指标第七周-第八周使用Matlab等仿真平台，对该算法进行仿真实验第九周-第十周对实验结果进行总结分析，总结论文框架，并撰写第一稿第十一周-第十二周修订论文，完成最终论文报告研究方法本课题拟采用如下的研究方法：1.研究水声通信信道的特点和问题，分析水声通信信道中载波相位偏移的原因及其对通信系统的影响；2.综合现有的均衡算法，提出一种基于盲均衡的水声通信信道载波相位恢复算法；3.对该算法的性能进行分析和评估，包括均衡效果、鲁棒性和复杂度等指标；4.使用Matlab等仿真平台，对该算法进行仿真实验。

稳定水声通信判决反馈盲均衡算法研究

第ｌ９卷第３期
Ｖ０．９１１Ｎｏ３．
电子设计工程
ＥｌｃｒｎｃＤｅｉｎＥｎｉｅｒｎｅｔｏｉｓｇｇｎｅｉｇ
２１年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ２月０１
Ｆｂ２ｌｅ．０１
稳定水声通信判决反馈盲均衡算法研究
彭鹏菲，丰少伟，罗亚松
的归一化修正常模盲均衡算法具有更好的收敛能力与稳定性，具有较强的抗干扰能力，能保证水声通信高效运行。
关键词：水声通信；盲均衡；常数模；多径效应
中图分类号：ｒ３３ｒ９Ｐ文献标识码：Ａ文章编号：１７ — ２６２１）３００ — ３６４６３（０１０ — ０１０
ｔｃｎｑｅｈｓｂｔｒｃｎｅｇｎｅａｄｓａｉｔ，ａｄｈｓａｓｒｎａａｉｆｒｓｓｉｇｄｓｕｂｎｅｈｃａｓｕｅｔｅｅｈｉｕａｅｔｏｖｒｅｃｎｔｂｌｙｎａｔｇｃｐｃｔｏｅｉｎｉｔｒａｃ，ｗｉｈｃｎａｓｒｈｅｉｏｙｔ
ＰＥＮＧｅｇｆｉＥＮＧＳａ — ｉＵＯＹａｓｎＰｎ —ｅ，Ｆｈｏｗｅ，Ｌ —ｏｇ
（ｃｏｌｆＥｅｔｎｎｉｅｉ，ａｙＵｉｒｔｏｎｎｅｎ，ｈｎ４０３，ＣｉａＳｈｏｏｌｃｏｉＥｇｅｒｇＮｖｎｖｓｙｆＥｇｅｒｇＷｕａ３０３ｈｎ）ｒｃｎｎｅｉｉｉ
（军工程大学海电子工程学院，湖北武汉４０３）３０３

水声通信中基于信道辨识的盲turbo均衡方法

水声通信中基于信道辨识的盲turbo均衡方法杨晓霞;王海斌;汪俊;张仁和【摘要】水声信道多途效应明显,造成接收信号存在严重的码间干扰(ISI,Intersymbol interference).基于最小均方误差(MMSE,Minimum mean square error)准则的turbo均衡器级联了均衡和信道译码,能够有效去除ISI,并获得优良的性能.由于水声信道的时变性,传统MMSE-turbo均衡需要周期性的训练序列,以实现连续可靠的通信.训练序列虽然提高了通信的可靠性,但降低了信息的有效传输速率.因此,为提高通信效率,本文提出了一种盲turbo均衡方法,该方法通过引入新的盲信道辨识器来同时获得信道估计响应和已去除部分ISI的初步均衡输出信号,并为turbo均衡提供初始的响应参数和比特软信息.与水声通信中应用较多的盲判决反馈均衡器(DFE,Decision feedback equalizer)相比,海上实验结果证明本文提出的盲turbo均衡方法抗信道多途衰落的能力较强,并且与传统MMSE-turbo 均衡相比无需训练序列,因此提高了信息的有效传输速率.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2015(034)002【总页数】10页(P125-134)【关键词】盲turbo均衡;盲信道辨识;水声通信【作者】杨晓霞;王海斌;汪俊;张仁和【作者单位】中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院大学北京 100049;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TN911.5水声通信信道多途复杂，特别是针对较高速率通信，多途时延扩展会覆盖几十甚至上百个码元符号，造成接收信号存在严重的码间干扰（ISI，Intersymbol interference）［1］，并导致接收端产生误码。

一种改进的双模式遗传盲均衡算法

摘要：水声通信系统，为了消除由多径传播的码间干扰问题，主要采用常数模盲均衡算法（ＣＭＡ），但存在收敛速度慢以及盲相的特点。为了克服常数模算法的缺点，提升水声通信的质量，在分析了常用的常数模盲均衡算法以及遗传盲均衡算法的优劣性后，利用指导性Ｃａｄｚｏｗ定理解决了两种算法的融合问题，提出了一种改进的双模式遗传盲均衡算法。仿真结果表明该算法有效地结合了ＣＭＡ算法以及遗传算法的优点，解决了ＣＭＡ算法收敛速度慢的问题，提升了水声通信的质量。关键词：盲均衡；常模盲均衡算法；遗传算法；双模式
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｉｇｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ｎａＳｈａｎｘｉ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：ＴＮ９１１文献标识码：Ｂ
ＭｏｄｉｉｅｆｄＤｕａｌ—ＭｏｄｅＧＡＢｌｉｎｄＥｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ
ＺＨＵＴｉｎｇ—ｔｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｕｎ— ｊｉａｏ
ｓｉｏｎｏｆｔｗｏａｌｇｏｉｒｔｈｍｓ．Ｆｉｎｌｌａｙ，ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｌｇａｏｉｒｈｍｔｃｏｍｂｉｎｅｔｈｅａｄｖｎｔａａｇｅｓｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｍｏｄｕｌｕｓｌｇａｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｌｇａｏｒｉｔｈｍ，ｗｈｉｃｈｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｌｏｗｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｍｏｄｕｌｕｓａｌｇｏｉｔｒｈｍｎｄａｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｑｕｌｉａｔｙｏｆｈｅｔｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．

盲均衡技术在水声信道均衡中的应用进展

ｅｕｌｚｔｏｌｏｔｍｓｗｅｅｓｍｍａｚｄ，ａｈｉｐｌｃｔｏｎｕｄｅａｅｃｕｔｃｃａｎｌｅｕｌｚｔｏｑａｉａｉｎａｇｒｈｒｕｉｉｒｅｎｄｔｅｒａｐｉａｉｎｓｉｎｒｔｒａｏｓｉｈｎｅｑａｉａｉｎｗａｄｄｖｌｐｎａｉｅｔｏｓｏｈｓｌｏｔｍｓｗｅｅａｌｚｄ．ｎｅｅｏｍｅｔｌｄｒｃｉｎｆｔｅｅａｇｒｈｒｎａｙｅｉＫｅｒｓ：ｙｗｏｄ
上，图建立水声通信网络。试与无线电通信相比，在水声信道上实现高速数据
传输会遇到极大的困难。其原因是：水中声传播损海失是随频率、离、度和盐度等水文条件的变化而距温
变化的。因而，声信道的频带极其有限。另外，水由
ＧＵＯ．ａ，Ｙｅｃｉ’ ＨＥｎ．ｉｇＨＡＮｎｇｇ，Ｌｏｇｑｎ。Ｙｉ．ｅＺＨＡＯｕ．ｉＪｎｗｅ
，
（．ｎｕＵｉｒｔｏｃｎｅａｄＴｃｎｌｙＨａａ３０１Ｃｉａ２ＮｒｗｓｒＰｌｅｈｉｌ１Ａｈｉｎｖｓｙｆｉｃｎｅｈｏｏ，ｕｉｎ２２０，ｈ；．ｏｔｅｔｎｏｔｎｃｅｉＳｅｇｎｎｈｅｙｃａＵｉｅｓｙｉｎ７０７，ｈｎ；．ａｊｇＸａｚｕｎｏｌｅＮｎｎ１０７，ｈｎ）ｎｖｒｔ，Ｘ’ １０２Ｃｉａ３ＮｎｉｉｈａｇＣｌｇ，ａｊｇ２０１Ｃｉａｉａｎｏｅｉ

一种改进的水声信道载波恢复盲均衡算法

一种改进的水声信道载波恢复盲均衡算法宁小玲;刘忠;罗亚松;龚立;付学志【摘要】An improved super-exponential iteration decision feedback blind equalization algorithm with the second order digital phase-locked loop (NMSEI-DFE-2DPLL) is proposed in order to overcome the problem of the ill convergence performance of the super-exponential iteration decision feedback algorithm in the underwater acoustic communication system. Based on the analysis of the modified super-exponential iteration error function, a new fast convergence error function is presented which increases carrier recovery ability; a second order digital phase-locked loop is introduced in decision feedback equalization to track and compensate phase rotation, carrying out the transmitted sequence recovery. Computer simulations of the new algorithm about convergence and carrier recovery ability are carried out respectively under two underwater acoustic channels, using two modulation signals. Simulation results demonstrate that the mean square error and convergence rate of the proposed algorithm have been improved to a large extent compared with the SEI-DFE algorithm in mixed phase channel environment, and the phase rotation has been compensated and carrier recovery ability has been improved greatly in channel environment with phase rotation.%针对超指数迭代判决反馈盲均衡算法在水声通信系统中表现出收敛性差的问题,提出了一种带二阶锁相环的改进超指数迭代判决反馈盲均衡算法.该算法基于对修正超指数迭代算法误差函数的分析,提出了一种新的、能够快速收敛的误差函数,并有效提高了载波恢复能力；在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,实现对相位旋转的跟踪和补偿,从而实现对原始发射信号的正确恢复.在两种水声信道条件下,采用两种调制信号分别对算法的收敛性能和载波恢复性能进行了计算机仿真,结果表明:在混合相位信道环境中,新算法相比超指数迭代判决反馈算法在均方误差、收敛速度上得到很大改善；在具有相位旋转的信道环境中,新算法实现了对相位旋转的有效补偿,改善了载波恢复性能.【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(039)001【总页数】6页(P151-156)【关键词】水声通信;盲均衡;超指数;判决反馈;相位旋转;数字锁相环【作者】宁小玲;刘忠;罗亚松;龚立;付学志【作者单位】海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学电子工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TN911.5海洋声信道在声传播过程中,由于海洋内波、湍流、温度梯度、密度分层以及其他一些引起声速局部扰动的相关现象造成了严重振幅和相位波动,以致在相干水声通信数据解调过程中造成均衡器输出信号的相位旋转[1].如何解决时变多途信道引起的相位旋转、提高收敛性能是提高水下通信质量亟待解决的问题[2].不需训练序列的盲均衡算法是一种克服多途效应的有效方法,适用于带宽资源受限的水声信道[3].其中,超指数迭代(SEI)算法因具有快速收敛性能而受到重视[4].然而,在高速水声通信系统中,采用信道利用率较高的非常模信号(如16QAM)时,超指数迭代算法会表现出收敛性差、误码率高的缺点.为了提高超指数迭代算法的收敛性能,克服相位旋转,文献[5]提出了一种修正的超指数迭代双模盲均衡算法(MSEI+DD),文献[6]提出了一种带有二阶数字锁相环的分数间隔超指数迭代盲均衡算法(FSSEI-DPLL2).这两种算法都从一定程度上改善了超指数迭代算法的收敛性能.为了进一步提高算法在复杂水声信道的载波恢复和收敛性能,笔者提出了一种带二阶锁相环的改进超指数迭代判决反馈盲均衡算法(NMSEI-DFE-2DPLL).1.1 判决反馈均衡器结构引进基于判决反馈的盲均衡算法有两个主要原因[7]:一是基于常模算法的线性均衡器在信道存在靠近单位圆的零点时,FIR均衡器会在相应的位置生成极点,以抵消零点,因此,会在该频点形成谱峰,从而放大了噪声;二是由于水声信道往往存在较严重的频率选择性衰落,而且,由于发射机和接收机的相对运动,以及海浪、湍流等的运动,使得水声信道响应随着时间变化.判决反馈均衡器可以克服第1个缺点,另一突出优点是具有良好的时变跟踪性能.超指数迭代判决反馈(SEI-DFE)算法的等效基带模型如图1所示,该结构是一个混合相位信道模型.图1中s(k)是信源发出的独立同分布信号序列;h(k)是基带水声信道冲激响应;n(k)是噪声序列.接收机收到的基带信号序列x(k)=h(k)⊗s(k)+n(k);Wi(k)=[wi(0),wi(1),…,wi(Ni-1)]T,Wb(k)=[wb(0),wb(1),…,wb(Nb-1)]T,分别表示k时刻前馈滤波器、反馈滤波器的权向量;z(k)= yi(k)-yb(k),^A(k)=[^a(k-1),^a(k-2),…,^a(k-Nb)]T,分别代表量化判决器的输入和输出.相应地,前馈滤波器、反馈滤波器的输出可表示为超指数迭代算法相比CMA算法多了一项计算均衡器输入信号自相关矩阵的逆矩阵Q的表达式.正是计算该矩阵,对数据起到了白化作用,从而使得算法收敛速度比CMA算法的快,且两种算法在充分迭代后的剩余均方误差相同.根据文献[8],超指数迭代判决反馈算法的权向量迭代方程为其中,μ1和μ2分别表示前向权和反馈权的迭代步长.Q矩阵因子的迭代方程为算法的误差项为式中,γ为该算法的模.1.2 改进的超指数迭代算法超指数迭代算法是在CMA算法上提出来的.由于CMA对相位是盲的,因此,超指数迭代对相位也是盲的.当存在载波相位残余时,剩余的相位起伏会使均衡器输出星座产生旋转.为了克服CMA算法的相位旋转以及收敛速度慢问题,文献[9]提出了一种改进型CMA算法(MCMA).文献[6]通过借鉴MCMA算法的误差函数,对均衡器输出的实部和虚部分别采用非线性变换,获得一种修正的超指数迭代算法(MSEI),加快了收敛速度,减小了剩余均方误差.其误差形式为式中,Re[]表示取实部运算,Im[]表示取虚部运算.文献[10]指出:MCMA算法定义的权值迭代函数当p≥4时,MCMA算法展现出很差的收敛性能.这是因为对于一个很小的z,式(5)的误差函数变得很小,接近于零,这时算法不能收敛.为此,笔者对上述算法进行了修改,定义一个新的误差函数:式中,当p=2时,式(6)是式(8)的特例.1.3 数字锁相环为了更好地跟踪时变信道带来的较大的多普勒起伏和频偏带来的相位变化,提高均衡算法对信道变化的稳健性以及对均衡输出信号的相位跟踪能力,笔者在判决反馈均衡器中使用了数字锁相环技术.引入锁相环可将信号均衡、载波相位偏差跟踪两项工作并行处理[11].带有锁相机制的修正超指数判决反馈盲均衡器结构如图2所示.这时,前馈滤波器输出和前馈滤波器权向量迭代方程变为二阶锁相环表达式为式(11)中的Kf为相位步长因子.式(11)相比文献[6]增加了一个过去相位θ(k-1)和过去误差e2(k-1)的信息量,更能准确地捕捉相位的变化,增强了算法的稳健性以及信号的相位跟踪能力.因此,该锁相环算法的性能更稳定、跟踪能力更强.2.1 混合相位系统各算法的均方误差性能比较为了检验各种算法在混合相位系统中的性能,将CMA、MCMA、CMA-DFE、SEI-DFE、MSEI-DFE、NMSEI-DFE(p=4和p=6)等算法进行了比较.利用文献[7]的深海信道模型进行仿真,基带水声信道冲激响应c1=[0.244 3,0.118 3,-0.045 5,-0.090 5,0.676 6,0.662 2,-0.116 3,0.075 6],该信道的零点分布如图3所示.由图3可见,该信道是一个混合相位系统,有一零点接近于单位圆,形成了很深的谱零点,因此,其均衡难度较大.在整个仿真过程中,判决反馈均衡器前向权采用中心抽头初始化,而对反馈权采用全零初始化.前馈滤波器权向量长为15,反馈滤波器权向量长为8.Q矩阵的初始值为均衡器一段输入数据的相关矩阵的逆,即Q(0)=R-1,矩阵的大小为512.各种算法的参数设置为: CMA算法和MCMA算法的μ=0.000 5,滤波器权向量长为23; CMA-DFE算法的μ1=0.001,μ2=0.001;SEI-DFE算法的μ=0.001,μ1=0.001,μ2=0.001;MSEI-DFE算法的μ=0.001, μ1=0.001,μ2=0.001.图4给出了在QPSK调制信号、高斯白噪声信噪比为20 d B的情况下,各种算法的均方误差曲线.从图4(a)可以看出,CMA-DFE和SEI-DFE算法相比CMA和MCMA算法增加了判决反馈均衡器,对严重的频率选择性衰落有较好的克服能力,均衡效果要好得多,收敛稳定时均方误差相差10 d B左右;而MCMA相比CMA增加了相位补偿功能,对于QPSK调制信号,均衡效果稍好一些;由于其Q矩阵对噪声的白化作用,SEI-DFE相比CMA-DFE均衡性能要稳健,且达到稳定时,收敛速度要快约3 000点.可见,SEI-DFE算法相比CMA、MCMA以及CMA-DFE算法具有稳健、收敛快的优势,但是均方误差在信噪比为20 dB的情况下最终只达到-5 d B,收敛性能较差,这种算法还有待改进.由于对相位的补偿作用,MSEI-DFE收敛快于SEI-DFE,且在收敛达到稳定时,均方误差性能要小6 d B.由此可见相位补偿在水声信道中的重要性.图4(b)比较了MSEI-DFE、NMSEI-DFE(p=4和p=6)两种算法的均方误差性能.从图4(b)可以看出,在收敛阶段,MSEI-DFE、NMSEI-DFE(p=4)以及NMSEI-DFE(p=6)的收敛速度依次增强;在收敛达到稳定时,NMSEI-DFE(p=6)比MSEI-DFE算法约快1 000点,均方误差基本相同,相比图4(a)中SEIDFE算法约快3 000点.NMSEI-DFE算法和MSEI-DFE算法的区别在于误差函数不同,比较式(6)和式(7)可以看出,NMSEI-DFE算法(p=4和p=6)的计算量与MSEI-DFE算法的相比,相差不大.所以,综合以上分析,NMSEI-DFE算法是一种有效的改进算法.在高速水声通信系统中,大多采用信道利用率较高的非常模信号.为此,在信道模型、滤波器权向量长度、Q矩阵大小、信噪比等仿真条件不变的情况下,采用16QAM 调制信号检验算法的性能.从图5可以看出,当收敛达到稳定时,NMSEI-DFE(p=6)比MSEI-DFE算法约快4 000点,均方误差基本相同.通过与图4(b)比较可知, NMSEI-DFE和MSEI-DFE算法在QPSK和16QAM两种调制方式下,收敛稳定时均方误差性能相当,可见这两种算法对非常模信号仍有很好的收敛性能.2.2 载波恢复性能比较为了检验NMSEI-DFE-2DPLL算法的载波恢复性能,以SEI-DFE、MSEI-DFE以及NMSEI-DFE为比较对象.信道2为具有相位旋转的两径水声信道:式中,e-0.7j表示直达路径,其幅度为1,相移为0.7 rad;0.3e-1.8j是幅度为0.3,相移为1.8 rad的多径.分别采用16QAM和QPSK调制信号来检验各算法的载波恢复性能.对于16QAM调制信号,NMSEI-DFE-2DPLL算法的仿真参数为:μ=0.001,μ1=0.001,μ2=0.001,Kf=0.000 8;对于QPSK调制信号,NMSEI-DFE-2DPLL算法的仿真参数为:μ=0.001,μ1=0.001,μ2=0.001,Kf=0.005.S EI-DFE、MSEI-DFE算法的仿真参数和图4相同.图6和图7分别为16QAM和QPSK调制信号各算法的星座图.从图6可以看出,图6(b)的SEI-DFE算法输出星座图具有约45°的相位旋转,这将造成判决器的严重误判,增大误码率.图6(c)的MSEI-DFE算法输出星座相比SEI-DFE 算法相位旋转缓和了相当大的角度(约41°),但无法纠正水声信道的相位旋转,且输出星座比较乱.图6(d)和图6(e)的NMSEI-DFE(p=4和p=6两种情况)算法对误差函数进行了改进,输出星座图相比MSEI-DFE紧凑集中,清晰很多,界限分明,且相位旋转角度进一步缓和(约3°),NMSEI-DFE算法在p=6时的输出星座图比p=4时更加清晰.因此,对于高阶QAM信号,NMSEI-DFE算法较MSEI-DFE算法的性能有明显提高,具有更好的载波恢复性能.图7中星座图的特点是:图7(b)的SEI-DFE算法输出星座图具有45°的相位旋转,图7(c)～图7(e)的MSEI-DFE算法和NMSEI-DFE算法输出星座图都很好地纠正了信道的相位旋转,且MSEI-DFE(p=2)、NMSEI-DFE(p=4)和NMSEI-DFE(p=6)的星座清晰程度依次增强.但是,不是所有的输出信号都落在星座的中心位置上.在两种调制方式下,通过在SEI-DFE算法的基础上引入修正的误差函数,使得输出星座图得到了很大改善,但是还存在一定的问题.为此,笔者在NMSEI-DFE算法的基础上引入了二阶锁相环以进一步纠正相位旋转.利用带有锁相机制的盲均衡算法的效果图分别如图6(f)和图7(f)所示.从两图可以看出,带有锁相机制的盲均衡算法可以对相位旋转和多普勒频移进行很好的补偿,相位旋转完全得到恢复,且均衡后的星座图更加紧密集中,眼图张开更加清晰,保证了整个均衡算法的正常运行.笔者提出了一种带二阶锁相环的改进超指数迭代判决反馈盲均衡算法,并通过混合相位信道水声信道模型和连续相位偏转水声信道模型进行了仿真,验证了该算法的有效性.新算法基于对修正超指数迭代算法(MSEI)误差函数的分析,得到一种新的、能够快速收敛的误差函数,使得均方误差性能相比SEI-DFE算法改善了约6 dB,收敛速度快3 000点以上.在此基础上,在判决反馈均衡器中引入二阶数字锁相环,使均衡器输出星座紧凑、集中、清晰,相位旋转完全得到恢复,大大改善了载波恢复性能.仿真结果证明,新算法具有快速收敛、更小稳态误差以及载波恢复等优势,可有效提高水声通信系统质量,具有一定的实用价值.【相关文献】[1]Stojanovic M.Recent Advance in High Speed Underwater AcousticCommunication[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,1996,21(2):125-136.[2]郭业才.自适应盲均衡技术[M].合肥:合肥工业大学出版社,2007:8-9.[3]Kilfoyle D B,Baggeroer A B.The State of the Art in Underwater Acoustic Telemeiry[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2000,25(1):4-27.[4]Shalvi O,Weinstein E.Super-exponential Methods for Blind Equalization[J].IEEE Trans Information Theory,1993, 39(2):505-519.[5]孙丽君,孙超.基于修正超指数迭代算法的双模式盲均衡算法仿真研究[J].系统仿真学报,2005,17(11):2604-2605. Sun Lijun,Sun Chao.A New Dual-Mode Blind Equalization Approach Based on Modified Super-Exponential Iteration Algorithm[J].Journal of System Simulation,2005,17(11):2604-2605.[6]张银兵,赵俊渭,郭业才,等.一种能有效消除水声信道相位连续旋转的分数间隔盲均衡算法研究[J].声学学报, 2010,35(1):59-67. Zhang Yinbing,Zhao Junwei,Guo Yecai,et al.A Fractionally-spaced Blind Equalization Algorithm for Eliminating Continuous Phase Rotation of Underwater Acoustic Channel[J].Acta Acoustica,2010,35(1):59-67.[7]王峰.基于高阶统计量的水声信道盲均衡理论与算法[D].西安:西北工业大学,2003.[8]王峰,赵俊渭,陈华伟,等.超指数判决反馈水声信道盲均衡算法实验研究[J].声学学报,2004,29(5):414-418. Wang Feng,Zhao Junwei,Chen Huawei,et al.Experimental Study on Blind Decision Feedback Equalizer Using Superexponential Algorithm for Underwater Channel[J].Acta Acustica,2004,29(5):414-418.[9]王杰令,刘祖军,杨宏,等.多径衰落信道下系统的盲均衡算法[J].西安电子科技大学学报,2009,36(5):767-770. 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盲均衡技术及其在水声通信系统中的应用研究的开题报告

盲均衡技术及其在水声通信系统中的应用研究的开题报告一、选题背景及意义随着水下工程技术的不断发展，水声通信在海洋和水下工程领域的应用越来越广泛。

然而，水下传输信道的复杂性和不确定性，常常导致水声通信信号失真、多径效应及噪声等问题的出现。

这些问题严重影响了水声通信系统的可靠性和性能。

因此，如何提高水声信号的可感性、抗干扰能力和误码率等指标成为了当前水声通信系统研究的热点。

盲均衡技术是一种不需要事先知道信道信息的自适应均衡方法，它可以有效地解决多径效应和信号失真等问题。

该技术已广泛应用于通信、雷达等领域，但在水声通信系统中的应用还未得到广泛研究和应用。

因此，深入研究盲均衡技术及其在水声通信系统中的应用，对提高水声通信系统的性能和可靠性具有积极的意义。

二、研究内容和方法本文将围绕盲均衡技术及其在水声通信系统中的应用研究展开，具体研究内容如下：1. 盲均衡技术原理及相关算法研究。

介绍盲均衡技术的原理和经典算法，并结合实际应用场景分析各种算法的优缺点。

2. 水声信道特性及其对盲均衡的影响分析。

研究水声信道的特性，分析信道对盲均衡的影响，并针对不同信道特性比较、选择合适的盲均衡算法。

3. 水声通信系统中盲均衡算法的设计与优化。

根据水声信道特性和实际应用需求，设计和优化合适的盲均衡算法，并开展仿真实验验证其性能和有效性。

4. 水声通信系统中盲均衡算法的实现及性能测试。

将所设计的盲均衡算法嵌入水声通信系统，进行实际测试，分析其性能及稳定性，并与传统均衡技术进行比较。

三、预期研究成果通过本文的研究，预期达到以下几个方面的成果：1. 深入了解盲均衡技术原理及相关算法，为后续研究提供理论基础和技术支持。

2. 分析水声信道特性对盲均衡的影响，比较不同算法的优劣，为水声通信系统的设计和优化提供依据。

3. 设计和优化合适的盲均衡算法，提高水声通信系统的可靠性和性能，并开展仿真实验验证其性能和有效性。

4. 实际测试盲均衡算法在水声通信系统中的应用效果，分析其性能及稳定性，并与传统均衡技术进行比较，为水声通信系统的应用提供具体参考。

简化的RLS-CMA 盲均衡_水声信道常数模盲均衡：理论、算法与仿真_[共2页]

水声信道常数模盲均衡：理论、算法与仿真52 2.4.3 简化的RLS-CMA 盲均衡RLS-CMA 盲均衡以较大的计算复杂度可以获得更好的均衡性能，在对时变水声通信信道跟踪上具有实际应用价值。

为了进一步减小RLS-CMA 盲均衡的计算复杂度，可以考虑简化自相关矩阵的逆矩阵()n P 的递推迭代求解过程，以降低RLS-CMA 盲均衡的计算复杂度。

在()n P 的计算中，只取其主对角线上的元素参与迭代，而忽略矩阵中其他的元素。

这种近似仍然能够在一定程度上保留RLS-CMA 的快速收敛特性，另外可以推导证明，这种近似的特殊形式就是归一化LMS- CMA 。

根据这一思想，可以得到简化RLS-CMA 盲均衡的迭代公式，见表2-3。

表2-3 简化RLS-CMA 盲均衡实现流程初始化：均衡器权系数(0)w 中心系数抽头初始化，1(0)δ−=P I ，其中，δ为一个很小的正数，I 为b b L L ×单位阵，b L 为线性均衡器的阶数。

迭代过程：对于1,2,n ="计算()*H ()()(1)()u n y n w n y n =− H ()(1)()CM e n R w n un =−− H [(1)]()()()[(1)]()n u n n u n n u n λΛ−=+Λ− ，P k P λ为遗忘因子 H 1()[(1)]()()[(1)]n n n u n n λ⎡⎤=Λ−−Λ−⎣⎦ P P k P *()(1)()()w n w n n e n =−+k其中，[]Λ⋅表示取矩阵的主对角元素运算。

经过这一简化，将增益矢量()n k 和自相关矩阵的逆矩阵的递推计算由矩阵相乘简化成为了向量相乘，使得计算复杂度由2()O N 简化为()O N 。

【仿真分析】仿真信道采用典型电话信道模型，其信道等效基带冲激响应为 [0.04,0.05,0.07,0.21,0.5,0.72,0.36,0,0.21,0.03,0.07]=---h （2-101）发射信号采用等概率二进制序列生成，采用QPSK 调制方式，信道噪声为加性高斯白噪声，信噪比30SNR =dB 。

水声通信中的高可靠性编码与解码算法研究

水声通信中的高可靠性编码与解码算法研究水声通信是一种利用水介质传输声音和数据的通信方式，被广泛应用于海洋科学、海洋资源勘测以及水下探索等领域。

然而，由于水声通信存在水声信道特性、噪声干扰以及多径传播等问题，导致通信质量较低。

为了提高水声通信系统的可靠性，高可靠性编码与解码算法的研究变得尤为重要。

一、水声通信中的问题在水声通信系统中，水声信道的特点对通信质量造成了挑战。

水声信号在传播过程中会受到多径传播效应的影响，即同一个信号经过不同路径传播到达接收端，导致信号的时延扩散和频率选择性衰落。

同时，水中存在各种噪声源，如海洋环境中的声源、水下生物等，以及水声设备本身的噪声，都会对水声信号造成干扰。

这些问题都会导致水声通信中的信号失真、时延扩散以及误码率的增加，进而降低通信系统的可靠性。

二、高可靠性编码与解码算法的研究意义高可靠性编码与解码算法的研究旨在通过合理的编码方式，使得在恶劣的水声信道条件下，接收端能够更好地恢复出发送端传输的信息，提高通信系统的可靠性。

通过研究高可靠性编码与解码算法，可降低误码率、增大传输距离、提高通信速率，并增强系统对噪声和多径效应的抵抗能力。

三、高可靠性编码算法的研究进展近年来，研究者们针对水声通信中的高可靠性编码问题进行了广泛的研究。

其中，纠错码是一种常用的编码方式。

通过添加冗余信息，纠错码可以在一定范围内恢复接收到的错误信息，提高数据传输的可靠性。

在水声通信中，一些常用的纠错码包括海明码、RS码、LDPC码等。

这些编码算法通过设计合适的编码方法和纠错能力，能够减小误码率，提高传输质量。

另外，卷积码也是一种常用的编码方式。

卷积码利用移位寄存器和异或运算实现编码，具有优秀的纠错性能。

研究者们在水声通信中针对卷积码的性能进行了改进和优化。

通过设计合适的卷积码结构和解码算法，可以提高通信系统对噪声和多径传播的抗干扰能力。

四、高可靠性解码算法的研究进展高可靠性解码算法的研究同样重要。

水声通信系统容量优化与抗干扰研究

水声通信系统容量优化与抗干扰研究随着科技的进步，水声通信系统在海洋勘探、海洋保护和水下通信等领域起到了重要的作用。

然而，由于水声信道的特殊性质，水声通信系统容量有限并且容易受到干扰。

因此，对水声通信系统容量的优化和抗干扰研究变得尤为重要。

本文将探讨水声通信系统容量优化和抗干扰技术的相关研究进展和应用前景。

首先，水声通信系统容量优化是提高水声通信系统传输效率的关键。

在水声通信信道中，传输距离、信道带宽和信噪比是影响容量的重要因素。

要最大化水声通信系统的容量，需要采取一系列的优化措施。

例如，可以通过使用自适应调制方法来根据信道状况动态调整传输速率和调制方式，以实现最佳的传输效果。

另外，还可以利用多天线技术来提高系统的并行传输能力，进一步提高容量。

通过这些容量优化的方法，可以提高水声通信系统的传输效率，实现更高的数据传输速率和更远的传输距离。

其次，干扰是水声通信系统容量受限的主要原因之一。

水声信道具有多径传播、多普勒效应和频率选择性衰落等特点，这导致水声通信系统容易受到多种干扰的影响，例如背景噪声、多径干扰和通道间干扰等。

因此，抗干扰技术在水声通信系统中具有重要意义。

一种常用的方法是通过设计合适的信号处理算法，如自适应滤波和自适应均衡等，来抑制干扰信号。

另外，还可以采用频率分集和时分集等多种技术来抵抗多径衰落和多径干扰。

通过这些抗干扰技术的应用，可以有效提高水声通信系统的抗干扰能力，提升信号质量和系统可靠性。

除了容量优化和抗干扰技术，还可以通过其他方法来进一步增强水声通信系统的性能。

例如，可以采用智能天线、自适应波束形成和空时编码等先进的通信技术，以提高系统的传输质量和信号覆盖范围。

此外，也可以结合深度学习等人工智能算法，对水声通信系统进行智能优化和管理，以提高系统的自适应能力和性能。

在应用方面，水声通信系统容量优化和抗干扰技术的研究对海洋勘探、海洋保护和水下通信等领域都具有重要的意义。

例如，在海洋勘探中，水声通信系统可以用于传输海洋地震数据、海洋生物数据和海洋环境数据等重要信息，因此提高通信系统的容量和抗干扰能力对于海洋勘探的精确性和效率至关重要。

水声信号处理技术的改进研究

水声信号处理技术的改进研究近年来，水声信号处理技术的研究受到越来越多人的关注。

随着人们对海洋环境的重视和对水下通信需求的不断增多，水声信号处理技术的改进研究已经成为了一项必要的任务。

下面，我们将对水声信号处理技术的改进研究进行探讨。

一. 水声信号处理技术的意义在海洋监测中，水声信号处理技术扮演着重要的角色。

水声信号是海洋环境中的主要信息来源，而水声信号处理技术的提高可以大大提高海洋监测的准确性和效率。

此外，水声通信是在水下环境中进行通信的主要手段，因此，提高水声信号处理技术也可以提高水下通信的通信质量和通信距离。

二. 水声信号处理技术的模型在进行水声信号处理技术的改进研究时，需要根据实际的信号特点建立相应的信号模型。

对于水声信号而言，其具有复杂的波动特征，同时受到海水中声速、水温、水盐度以及水体扰动等因素的影响。

因此，在建立水声信号处理模型时，需要考虑这些因素对信号的影响，以便更好地处理信号。

三. 水声信号处理技术的改进目前，针对水声信号处理技术的改进研究主要集中在以下几个方面：1. 降噪技术由于水声信号在传输过程中易受到水体扰动等干扰因素的影响，因此，降噪技术是水声信号处理中的一个关键技术。

在降噪技术中，主要采用基于小波变换和自适应滤波器等方法来降低噪声对信号的干扰，以便更好地提取出信号中的信息。

2. 信号分析技术在对水声信号进行处理时，需要对信号进行分析以确定信号的特征和特点。

目前，主要采用的信号分析技术包括小波变换、短时傅里叶变换、时域特征提取等方法。

这些方法可以更好地提取信号中的特征信息，为后续的信号处理提供更好的基础。

3. 相干通信技术在水下通信中，由于水声信号的传播距离受到限制，因此，需要采用更好的通信技术来提高通信距离和通信效率。

目前，主要采用的相干通信技术包括编解码技术、信道均衡技术、自适应调制技术等。

这些技术可以更好地提高水声信号的传输质量。

四. 水声信号处理技术的应用目前，水声信号处理技术已经广泛应用于海洋科学、海洋资源开发、海洋监测、水下通信等领域。

一种改进的水声信道盲均衡算法

一种改进的水声信道盲均衡算法王雷;刘大成【摘要】针对多径水声信道会产生严重码间干扰的问题,提出了一种改进的恒模盲均衡算法,该算法结合变步长思想和动量算法的原理加快收敛速度,利用代价函数的实、虚部分别计算来校正水声信道引入的相位旋转.通过仿真,验证了该算法能够恢复水声信道引起的相位旋转而且具有较快的收敛速度和较低的剩余码间干扰.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2013(037)004【总页数】4页(P44-46,50)【关键词】盲均衡算法;相位旋转;收敛速度;水声通信【作者】王雷;刘大成【作者单位】92785部队,河北秦皇岛066200;92785部队,河北秦皇岛066200【正文语种】中文【中图分类】TN9291 引言在有限带宽资源的高速数字水声通信中，多径衰落传播效应会产生严重的码间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)，致使通信系统中的传输信号产生幅度和相位失真，大大降低了水下通信的可靠性和数据传输效率［1］。

均衡技术是一种有效补偿ISI的手段，但是自适应均衡技术需要给接收端发送训练序列，占用一定的带宽资源，这对带宽受限的水声通信是不利的，因此，将不需要发送训练序列的盲均衡技术引入到水声通信中［2－3］。

在盲均衡算法发展进程中，恒模盲均衡算法(Constant Modulus Algorithm，CMA)［4］因具有计算复杂度低、收敛性好、易于硬件实现等优点而被广泛应用于实际中。

但是恒模盲均衡算法收敛速度和稳态误差之间存在矛盾，而且其对由信道引起的相位旋转不敏感，因此相继提出了多种改进形式的盲均衡算法［5－7］。

文献［5］和［6］是针对相位旋转的改进算法，其中文献［6］提出了使传输的复信号实部和虚部分开进行均衡，改进了CMA对相位不敏感的缺点，称之为修正的恒模盲均衡算法。

文献［7］是针对恒盲均衡算法收敛速度和稳态误差之间矛盾提出了一种加快算法收敛速度、降低稳态误差的变步长方法。

一种新的适用于水声信道的常模类盲均衡算法

一种新的适用于水声信道的常模类盲均衡算法
朱婷婷;王英民;林欢欢
【期刊名称】《应用声学》
【年(卷),期】2008(27)6
【摘要】为了缓解常数模盲均衡算法收敛速度缓慢、稳态误差大的问题,考虑到初始化权值对CMA算法的重要影响,本文利用遗传算法对CMA算法进行了有效改进,引入了小样本重用的思想,给出了一种新的适用于水声信道的常模类盲均衡算法.计算机仿真研究证明,该算法不仅大大加快了收敛速度,而且有效地降低了稳态误差.【总页数】5页(P449-453)
【作者】朱婷婷;王英民;林欢欢
【作者单位】西北工业大学航海学院,西安,710072;西北工业大学航海学院,西安,710072;西北工业大学航海学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】O4
【相关文献】
1.适用于水声信道新的盲均衡算法及仿真 [J], 杨永侠;杨红丽;王华荣;冯西安
2.适用于水声信道的新的盲均衡算法 [J], 王华荣;王英民
3.几种适用于水声信道的常模类盲均衡算法研究 [J], 孙丽君;孙超
4.一种适用于高阶QAM信号的抗扰动水声信道盲均衡算法研究 [J], 罗亚松;刘忠;宁小玲
5.基于遗传算法的水声信道常模类盲均衡算法研究(英文) [J], 朱婷婷;王英民
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基于改进BOMP算法的水声信道估计

基于改进BOMP算法的水声信道估计朱芹;王彪【摘要】近年来,水声信道估计主要是基于稀疏模型展开.水声介质的非均匀性等使声线以簇的形式传播,导致水声信道展现出块结构稀疏特性.本文针对信道的块结构稀疏特性,在OFDM通信系统中,提出使用改进的BOMP算法进行水声信道估计.BOMP算法一次筛选1个最大相关块,改进的算法一次挑选t个非零块,算法重构时间将降低t倍.仿真结果表明:改进的BOMP算法误码率和重构时间要优于传统的LS、基于压缩感知的OMP算法;在不降低BOMP算法重构精度的前提下,将重构时间降低t倍.%Recently, the underwater acoustic channel estimation is mainly based on the sparse model. Underwater acoustic medium inhomogeneity etc make voice spread in the form of cluster, which result the underwater acoustic channel show as block structure sparse features. In OFDM communication system, based on the block structure sparse characteristics. This article proposed to use the improved BOMP algorithm to estimate the underwater acoustic channel. At a time, the BOMP algorithm filtrate a maximum relative block, but the improved algorithm can select t non-zero block, which reduce the algorithm reconstruction time t Times. The simulation results show that the improved BOMP algorithm ber and recon-struction time are superior to the traditional LS, the OMP algorithm based on compression perception; without reducing BOMP algorithm reconstruction precision, reduce reconstruction time t Times.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2017(039)008【总页数】4页(P156-159)【关键词】块结构稀疏;正交频分复用;块正交匹配追踪;信道估计【作者】朱芹;王彪【作者单位】江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学电子信息学院,江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TN911.5频率选择衰减信道是由发送信号的反射、衍射和散射导致的，因为建筑，船只的移动等[1–2]。

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Ｌｅ—ｘａｇＩＸｕｉｎ．ＡＮｅ—ｑｎＸｕｉｇ
（．ｏｗｒＴｃｎｌｙＳｈｏ，ｈｎｚｏｎｅｓｙＺｅｇｈｕ４００，ｈｎ；１ＳｆａｅｅｈｏｇｃｏｌＺｅｇｈｕＵｉｒｔ，ｈｎｚｏ５０２Ｃｉａｔｏｖｉ２ｅａｔｎｆｔｍｔｓＺｅｇｈｕＵｉｒｔ，ｈｎｚｏ，５０２Ｃｉａ．Ｄｐｒｔｈａｉ，ｈｎｚｏｎｖｓｙＺｅｇｈｕ４００，ｈｎ）ｍｅｏＭａｅｃｅｉ
失真的接受端信号，ｎ是经过信道均衡后得到的接收端Ｙ（）
信号。由于传统方法不能及时掌握信道变化特性，造成均衡后的信号依然存在较高的码问干扰，因此造成均衡的性能不高。由水声通信的数据可靠性定义知，通信数据的可靠性与
ｃｍｍｕｉａｉｎｄｔｌｉｔｏｉｈｏｎｃｔａａｒｉｌｙｉｎｔｈｇ．Ｆｒｈｓｕｒａｄｔｅｉｒｖｍｅｔｆｔｅｂｉｄｅｕｉａｉｎａｇｒｈｏｅａｉｓｂｏｉ，ｐｔｗｒｍｐｏｅｎｌｑａｚｔｌｏｔｍ，ｔｏｆｈｏｈｎｌｏｉｂｉｄｅｕｌａｉｎａｇｒｈｄｅｏｅｄｔｉｉｇｓｑｅｃ，ｎｅｏｋｏｅｓａｉｔｈｒｃｅｓｉｓｏｅｄｎｅｌｑａｉｔｌｏｔｍｏｓｎｔｎａｎｎｅｎｚｏｉｓｒｕｎｅｅｄｔｎｗｔｔｔｉｃａａｔｒｔｆｓｎｉｇｓ — ｈｓｃｉｃｑｅｃａｅｓｎｅｉｆｒｔｎｒｃｖｒ，ｃｎｅｓｒａａｃｄｔｌｅｓｎａｂｉｄｂａｃｄｏｈａｉｏｓｕｎｅｃｎｂｅｔｔｎｏｍａｉｅｏｅｙａｎｕｅｂｌｎｅｉｉｓ，ｉｌａｎｅｎｔｅｂｓｆｉｈｏｍｅｎｎｌｓｔ
２．郑州大学数学系，南郑州４００）河５０２
摘要：关于水声信道通信优化问题，水声通信中复杂信道存在码间干扰极易影响通信质量，需要进行均衡提高通信数据的可靠性，传统的自适应均衡方法是通过发送训练序列对信道特性捕获并更新参数完成均衡，然而对于快速时变的信道，不能快速得到信道特性无法及时对通信均衡，造成均衡性能不强、水声通信数据可靠性不高。为此，提出改进的盲均衡算法，盲均衡算法不需发送训练序列，只需知道发送序列的统计特性就可对发送信息恢复，可保证均衡的及时性，在盲均衡的基础上采用小生境技术对其改进，优化盲均衡搜索到的最优解，而提高均衡的性能。实验表明，从小生境技术的改进盲均衡算法能够快速捕获信息特性并及时准确地对信号进行均衡，具有较高的均衡性能，了通信数据的可靠性，保证为水声信道优化提供了
ｐｒｒｎｅｏｈｑｉｂｕｅｐｒｍｅｔｈｗｔａｅｎｃｉｇｔｃｎｑｅｂｓｄｏｅｉｒｖｍｅｔｆｈｌｄｅｏｍａｃｆｔｅｅｕｌｒｍｘｅｆｉｉｉｎｓｔｓｏｔｔｉｈｎｈｉｕａｅｎｔｍｐｏｅｎｅｂｉｏｈｈｅｈｏｔｎｅｕｉｔｎａｇｒｔｍｏｑｉｋｙｃｐｕｅｉｏａｏｈｒｃｅｓｉｓａｄｔｌｎｃｕａｅｓｇａ，ａａｃｄ，ａｅｑａｚｉｏｈｔｕｃｌａｔｒｒｔｎｃａａｔｒｔｎｉｙａｄａｃｒｔｉｎｌａｏｌｉｆｎｍｉｉｃｍｅｌｂｎｅｈｓｔｌｈｈｇａａｃｄｐｒｏｍａｃ．ａｄｔｎｕｅｔｅｒｌｂｌｙｏｅｄｔｏｉｈｂｎｅｅｒｎｅｎｏｅｓｒｈｅｉｉｔｆｈａａｃｍｍｕｉａｉｎｌｆａｉｔｎｃｔ．ｏＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｕｄｒａｅｃｕｔｏｎｅｔｒａｏｓｉｃｍｍｕｉａｉｎｎｅｓｍｂｌｎｅｅｅｃｗｃｎｃｔ；Ｉｔｒｙｏｔｒｒｎｅ；Ｂｉｄｅｕｉｔｎｏｉｆｌｑａｚｉｎｌａｏ
参数完成均衡，但是对于快速时变的信道，这种方法不能合理控制发送序列的数量，难快速捕获信道的变化特性，很最终导致不能快速得到信道特性而无法及时对通信进行均衡，极易造成均衡性能不强、水声通信数据可靠性不高。为提高均衡性能和水声通信数据的可靠性，出一种改提
图２加入均衡器的通信模型
送序列的数量，很难快速捕获信道的变化特性，最终导致不能快速得到信道特性而无法及时对通信进行均衡。通信均衡的性能是由均衡后信号的稳态误差来标定信均衡性能的计算公式为：
度成为人们热衷研究的问题 …。在实际的水声通信应用中
１引言
随着通信技术的发展，近年来利用水声进行通信的水声
通信系统越来越多地被应用在军事和海洋开发事业中，并一
基金项目：国家高技术研究发展计划（０７Ａ１４８２０Ａ０００）
收稿日期：０２—０２１２—１２
一
进的盲均衡算法，盲均衡算法不需像传统方法一样发送训练
序列，只需知道发送序列的统计特性就可对发送信息恢复，
这样就可保证均衡的及时眭，在盲均衡的基础上采用小生境技术对其改进，用小生境技术优化盲均衡搜索到的最优利
解，从而提高均衡的性能，够快速捕获信息特性并及时准能确地对信号进行均衡，保证了通信数据的可靠性。
（）２
，＼，Ｊ
式中，稳态误差Ｅｎ代表的就是均衡性能，（）（）Ｙｎ是真实的无
２水声通信均衡原理
在水下进行通信时，实际的水声信道受外界干扰的影响
会产生码问干扰、多径效应、变效应等多种复杂干扰，频这些干扰夹杂在发送信号中，以致接收端接受到的信号不是干净
ｎｃｅｔｃｎｌｇｍｐｏｅｎ，ｏｔｚｈｌｄｅｕｉａｉｎｔｅｃｈｐｉｌｏｕｉｎ，ＳｓｔｍｐｏｅｔｅｉｈｅｈｏｏｙｉｒｖｍｅｔｐｉｅｔｅｂｉｑａｚｔｏｓａｈｔｅｏｔｍｉｎｌｏｒｍａｓｌｔｏＯａｏｉｒｖｈ
ａｔｒｓｉｆｃｍｍｕｉａｉｎｉｎｌｏｅｕｌｒｍ，ｃｕｅｂｌｎｅｅｏｍａｃｓｎｔｓｒｎｎｅａｅｃｕｔｃｅｔｏｏｉｃｎｃｔｓｕａｅｔｑｉｂｕｏｂｉｉａｓａａｃｄｐｒｒｎｅｉｏｔｏｇｕｄｒｔｒａｏｓｉｆｗｃ
第２卷第期９８
文章编号：０６— ３８２１）８— １２—０１０９４（０２Ｏ０４４
计
算
机
仿
真
２１年８０２月
基于改进盲均衡算法的水声通信可靠性研究
李学相安学庆。，
（．郑州大学软件技术学院，１河南郑州４００；５０２
１２一４
信道的接收端使用一个具有与通信信道相反特性的滤波器来抵消掉信道对信号造成的干扰，其均衡性能直接影响着通
信数据的可靠性。
然而，传统的自适应均衡方法是通过预先发送训练序列，利用接收到的序列对信道特性捕获，以此为依据更新并
—
对信号传输的要求较高，要实现信号的无失真传输，需即要
求通信具有较高的可靠性。但是，际的水声通信在传输时实因为信道的复杂特性常出现多径效应、码间干扰、频变效应
等影响通信信号，造成信号衰减等直接影响通信可靠性的情况发生。为改善通信性能，人们提出了均衡技术，通过在
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｅｕｄｒａｅｃｕｔｏｈｎｅｗｔｒａｏｓｉｃｍｍｕｉａｉｎｃａｎｌｉｈｏｌｘｉｔｒｙｏｎｅｆｒｎｅｅｓｙｉｆ — ｃｎｃｔｈｎｅｔｅｃｍｐｅｎｅｍｂｌｉｔｒｅｅｃａｉｎｕｏｎｓｌｌｅｃｈｕｌｔｆｃｍｍｕｉａｉｎ，ｗｅｄｔｍｐｏｅｔｅｒｌｂｌｙｏｅｄｔｎｔｅｂａｃｄｃｍｍｕｉａｉｎ．ｎｅｔｅｑａｉｏｏｙｎｃｔｓｅｎｅｏｉｒｖｈｅｉｉｔｆｈａａｉａｎｅｏｏａｉｔｈｌｎｃｔｓｏＴｅｔａｉｏａｄｐｉｅｅｕｌｒｕｍｅｈｄｉｓｎｒｕｈｔｉｉｇｓｑｅｃｎｔｅｃａｎｌｃａａｔｒｔａａｔｒｈｒｄｔｎａａｔｑｉｂｉｍｔｏｓｅｔｈｏｇａｎｎｅｕｎｅｏｈｎｅｈｒｃｅｓｉｐｍｅｅｉｌｖｉｔｒｈｉｃｒｓａｄｕｄｔｏｌｔａｔｒｑｉｂｕｎｐａｅｃｍｐｅｅｃｐｕｅｅｕｌｒｍ，ｂｔｏｕｃｉｉｉｕｒａｑｉｋｔｆｍｅ—ｖｒｉｇｃａｎｌａｎｔｅｑｉｋｇｔｃａｎｌｈｒａｙｎｈｎｅ，ｃｎｏｕｃｅｈｎｅａ－ｂｃ