基于稀疏采样的水声OFDM通信信道估计技术研究

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1、学校代码：10289分类号：TN929.3基密级：公开于学号：109030001稀疏采样的水声OFDM江苏科技大学通专业硕士学位论文信信道估（全日制专业学位）计技术研基于稀疏采样的水声究OFDM通信信道估计技术研究陈艳研究生姓名陈艳导师姓名王彪申请学位类别工程硕士学位授予单位江苏科技大学专业领域电子与通信工程论文提交日期2012年12月27日研究方向现代通信系统与通信论文答辩日期2013年3月15日技术江苏答辩委员会主席林明评阅人科技大学2013年3月15日分类号：TN929.3密级：公开学号：10

2、9030001工程硕士学位论文基于稀疏采样的水声OFDM通信信道估计技术研究学生姓名陈艳指导教师王彪讲师江苏科技大学二O一三年三月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchoftheChannelEstimationbasedonSparseSamplinginUnderwaterAcousticOFDMCommunicationSystemSubmittedby

3、ChenYanSupervisedbyLecturerWangBiaoJiangsuUniversityofScienceandTechnologyMarch,2013江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，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，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。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。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科

4、技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要正交频分复用(OFDM)技术可以充分利用水声信道的有限带宽，有效抵抗多径传输引起的码

5、间干扰。同时它还可以和多输入多输出(MIMO)技术相结合，在不增加频谱资源的情况下，成倍地提高信道容量，在水声通信中具有广阔的发展前景。但随着通信距离的增加，信道条件恶化，多径、多普勒对水声信号的影响加剧，接收信号在相位、频率和幅度上产生失真。因此有必要采用信道估计技术对接收信号做出相应的补偿。基于导频的信道估计方法因其计算简单、收敛速度快、易于工程实现，得到广泛应用。但这种方法均是假设水声信道是密集多径的，需要插入大量的导频才能获得准确的信道信息，导致系统频谱利用率低。随着研究的深入，越来越多的测

6、试实验表明水声信道呈现稀疏性。深入挖掘无线信道的稀疏特性并加以充分利用，可大幅度地减少导频信号，提高系统的频带利用率。近年提出的压缩感知理论(compressivesensing,CS)，也称压缩采样(CompressiveSampling,CS)，突破传统的信号获取方式，利用信号的稀疏性在采样的同时对信号进行压缩，通过少量的采样值精确地重构出原信号，在实现稀疏信号重建方面，获得了蓬勃的发展。水声信道的内在稀疏特性使得信道估计问题可以归结为稀疏信号重建问题，继而采用压缩感知理论对信道进行稀疏采样与重

7、构。因此本文就基于稀疏采样的水声信道估计技术展开了深入分析与研究。本文在分析水声信道特性、OFDM技术和MIMO技术基本原理的基础上，结合压缩感知原理，研究了水声SISO-OFDM系统和MIMO-OFDM系统中基于压缩感知的信道估计算法，以基于射线理论的水声相干多径信道模型为对象，重点研究了基于正交匹配追踪(OrthogonalMatchingPursuit,OMP)算法和压缩采样匹配追踪(CompressiveSamplingMatchingPursuit,CoSaMP)算法的水声信道估计，并与传

8、统的最小二乘(LeastSquare,LS)信道估计算法进行了仿真比较，仿真结果表明与LS算法及OMP算法相比，CoSaMP算法具有更好的信道估计性能，可以使用更少的导频信号得到更高精度的信道估计性能，提高了系统的频带利用率。另外，本文还通过仿真和压缩感知理论分析得出了水声OFDM系统中基于CoSaMP信道估计方法的最佳导频数量和最佳导频插入位置，为该算法在水声通信的实际应用提供了理论指导。关键词水声信道估计；正交频分复用；多输入多输出；压缩感知；压缩采样匹配追踪I江