【摘 要】
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随着对海洋信息需求的日益增长,水声通信技术在军、民领域发挥着越来越重要的作用。水声信道条件极其恶劣,是典型的时-空-频变信道。对于水声信道的时变稀疏特性,若对其进行动态稀疏重构,将获得更好的稀疏重构效果。本文以提高水声通信传输系统的性能为出发点,利用水声信道的时变稀疏特性,研究了基于动态压缩感知的水声信道估计算法。论文主要贡献集中在以下几个方面:（1）针对多径、时变水声信道呈现的稀疏结构特性,通过
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随着对海洋信息需求的日益增长,水声通信技术在军、民领域发挥着越来越重要的作用。水声信道条件极其恶劣,是典型的时-空-频变信道。对于水声信道的时变稀疏特性,若对其进行动态稀疏重构,将获得更好的稀疏重构效果。本文以提高水声通信传输系统的性能为出发点,利用水声信道的时变稀疏特性,研究了基于动态压缩感知的水声信道估计算法。论文主要贡献集中在以下几个方面:（1）针对多径、时变水声信道呈现的稀疏结构特性,通过对时变水声信道建模,把信道估计问题转化为动态压缩感知问题,引入基于卡尔曼滤波器的压缩感知算法,并采用原始对偶追踪算法解决复数域求解问题。（2）受复杂海洋波导影响,水声信道多径不仅包含静态支撑集,还包含动态多径分量,呈混合稀疏特性,提出了一种静态和动态区分性压缩感知算法,首先将静态和时变支撑集从混合的水声信道中分离出来,然后采用联合稀疏恢复和动态压缩感知分别处理静态和时变多径。（3）时反水声通信及水声网络中的动态压缩感知信道估计:针对信道时变对时反通信的影响,提出了一种动态压缩感知时反水声通信接收机,结合KF-CS方法时反信道估计和卡尔曼滤波误差判断更新时反处理器,改善快速时变条件下的时反特性性能;针对信道时变对水声网络的影响,在NS-3网络仿真工具信道模型、物理层中分别引入信道时变和动态压缩感知信道估计接收机,评估动态压缩感知信道估计对水声网络的性能改善。上述处理方案经过数值模拟和海上试验进行了有效性验证和性能评估分析,结果表明:利用动态压缩感知理论的信道估计算法可提高信道估计精度,改善水声通信系统的通信性能。
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