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1、中国科学院大学U n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s硕士学位论文作者姓名：廑坯塞 指导蛳：苤筮班究虽生罾科堂院芭型翌f 究匮宣蚩速副班究垦生罾叠堂院岂堂砑杰匾学删：王趱学科专业；筐曼皇筐息处翌研：究J 听：生国型堂医彦堂囹 究匮2 0 1 3 年5 月R e s e a r c hO fT u r b oE q u a l i z a t i o nf o rU n d e r w a t e rA C O U S t l CI j o m m u n i c a t l O nS V S t e m
2、B yT a n gH u a i d o n gAD i s s e r t a t i o nS u b m i t t e dt oT h eU n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e sI np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tF o rt h ed e g r e eo fM a s t e ro fS i g n a la n dI n f o r m a t i o nP r o c e s s i n g
3、I n s t i t u t eo fA c o u s t i c s ，C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e sM a y , 2 0 1 3中国科学院声学研究所学位论文原刨性声明和使用授权说明原刨性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：虐肾辱日期：7 刀弓年弓、月彳E t本人完全了解中国科学院大学关于
4、收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照中国科学院大学要求提交学位论文的印刷本和电子版本；中国科学院大学与中国科学院声学研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；中国科学院大学与中国科学院声学研究所可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者始附泖繇救 日期：卢B 年歹月斗日摘要摘要由于声波可以在水声传播很远的距离，水声通信是水下无线信息传输的主要手段。随着人类在海洋中的活动越来越频繁，需要在水下传递信息的应用需求也越来越多，水声通信技术的应用也越来越广泛。在现在和将来的科学考察、海洋工程建设、海底矿产资源调查与开发以及军
5、事领域等方面，水声通信技术都有着广泛的应用。这些应用也对水声通信的速率和可靠性提出了更高的要求。在现代水声通信系统中，水声信道面临的主要任务就是克服多径效应产生的码间干扰。而克服多径效应，减少码间干扰的主要手段包括空间分集技术和均衡技术。本文针对水声信道高速数据传输中的码间干扰抑制问题，研究了T u r b o 均衡技术以及与其相匹配的软迭代信道估计算法。基于先验信息M M S E 准则的线性T u r b o 均衡技术利用译码器反馈的软信息，以最小化均方误差( M M S E l 为准则，估计出发送符号的估计值并通过映射得到关于发送符号的软信息。该软信息作为S I S O 译码器的输入，通过
6、译码器输出关于发送符号的软信息并反馈给均衡器，从而形成回路。通过迭代次数的增加，均衡器的性能会越来越好。由于基于先验信息M M S E 准则的线性T u r b o 均衡算法需要信道的信息，为了提高均衡效率，本文针对水声信道的特点，提出一种软迭代信道估计算法，该算法利用软的F O L M S 算法估计横向滤波系数以及二阶锁相环估计相位，并通过迭代来提高估计性能。通过理论分析和计算机仿真，研究了线性T u r b o 均衡和软迭代信道估计算法对水声信道均衡的性能。此外，还将本文提出的算法进行湖试数据验证，证明了所研究的基于先验信息M M S E 准则的线性T u r b o 均衡算法具有很好的实
7、用价值。本文的主要研究工作如下：1 提出基于先验信息M M S E 准则的线性T u r b o 均衡算法与T - T C M 相结合，并应用于海试、湖试数据处理中。该算法在减少系统运算复杂度的同时，实现均衡器性能的提升。2 提出一种适用于水声T u r b o 均衡的软迭代信道估计算法。该算法利用软的摘要F O L M S 算法估计横向滤波系数及二阶锁相环估计相位，并通过迭代提高估计性能，从仿真分析以及海试数据处理可以看出，其性能远远高于硬迭代信道估计算法和不带相位估计器的软迭代信道估计算法。关键诃水声相干通信水声信道快速自最优L M S自适应均衡T u r b o 均衡二阶锁相环A B S
8、 T R A C TA B S T R A C TA ss o u n dw a v e sc a nb es p r e a dv e r yf a ra w a yi nu n d e r w a t e ra c o u s t i cc o n d i t i o n ，i tb e c o m e st h ep r i n c i p a lm e a n so fu n d e r w a t e rw i r e l e s si n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n A sh u m a na c t i v i t i e s
9、b e c o m em o r ef r e q u e n ti nt h eo c e a n ，t h er e q u i r e m e n tt ot r a n s m i ta n -d e r w a t e ri n f o r m a t i o ni sa l s om o r ea n dm o r e ，t h ea p p l i c a t i o no fu n d e r w a t e ra c o u s t i cc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi sb e c o m i n gm o r e
10、a n dm o r ew i d e l y N o wa n di nt h ef u t u r e ，i nt h ef i e l do fs c i e n t i f i cr e s e a r c h ，M a r i n ec o n s t r u c t i o n ，o c e a nm i n e r a lr e s o u r c e sr e -s e a r c h & d e v e l o p m e n ta n dm i l i t a r yf i e l d s ，e t c ，u n d e r w a t e ra c o u s t i c
11、c o m m u n i c a t i o nt e c h -n o l o g yh a saw i d er a n g eo fa p p l i c a t i o n s T h e s ea p p l i c a t i o n sa l s or e q u i r eh i g h e rr a t ea n dm o r er e l i a b i l i t yo ft h eu n d e r w a t e ra c o u s t i cc o m m u n i c a t i o n I nt h em o d e mu n d e r w a t e
12、ra c o u s t i cc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，t oo v e r c o m ei n t e r s y m -b o li n t e r f e r e n c ep r o d u c e db ym u l t i p a t he f f e c ti st h em a i nt a s kf o ru n d e r w a t e ra c o u s t i cc h a n n e l W h i l et h em a i nm e t h o d st oo v e r c o m et h em u l
13、 t i p a t he f f e c ta n dr e d u c ei n t e r s y m b o li n t e r f e r e n c ei n c l u d es p a c ed i v e r s i t yt e c h n o l o g ya n de q u a l i z a t i o nt e c h n o l o g y B a s e do nh i g hs p e e dd a t at r a n s m i s s i o no fi n t e r s y m b o li n t e r f e r e n c es u p
14、p r e s s i o np r o b l e mi nu n d e r w a t e ra c o u s t i cc h a n n e l ，t u r b oe q u a l i z a t i o nt e c h n i q u ea n dt h es o Ri t e r a -t i v ec h a n n e le s t i m a t i o na l g o r i t h mi ss t u d i e di n t h i sp a p e r T h el i n e a rt u r b oe q u a l i z a t i o no fm
15、 i n i m u mm e a ns q u a r e de r r o r ( M M S E ) e q u a l i z a t i o nu s i n gap r i o r ii n f o r m a t i o n ( M M S E L E ) c a nm a k eu s eo fs o f ti n f o r m a t i o nf e e d b a c kb yd e c o d e r ，e s t i m a t et r a n s m i s s i o ns y m -b o l sa n dm a pt h es o f ti n f o r
16、 m a t i o na b o u tt r a n s m i s s i o ns y m b o l s S I S Od e c o d e rt a k e st h i ss o f ti n f o r m a t i o na si n p u ta n dp r o d u c e ss o f te x t r i n s i ci n f o r m a t i o nf o re q u a l i z a t i o n T h ee q u a l i z e r Sp e r f o r m a n c ew i l lb ei m p r o v e da si t e r a t i n g D u et oM M S E - L Er e q u i r e sc h a n n e li n f o r m a t i o n ，t oi m p r o v ee q u a l i z e r 。Sp e r f o r -m a n c e ，t h i sp a p e rp r o p o s
