基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法-论文.pdf

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1、第14卷第l7期2014年6月科学技术与工程Vo1．14No．17Jun．2014167l一1815(2014)17—0074—04ScienceTechnologyandEn~neenng⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法张艳萍张兆勇(南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室和电子与信息工程学院，南京210044)摘要水声通信系统中多径扩展对水声信号传输有不利影响，而传统自适应均衡器不能实时补偿信道时变多径效应，因此利用时间反转技术的空时聚焦性，将时间反转技术与T／2

2、分数间隔判决反馈均衡器相联合，构建了基于时间反转的水声信道判决反馈算法。仿真实验说明该算法可抑制码间干扰，降低误码率，验证了新算法的正确性和有效性。关键词水声通信时间反转信道均衡中图法分类号TN911．5；文献标志码A近年来，水声通信得到了快速发展，越来越广泛点发射信号s(t)，传播信道为h(t)，则在时反系统地应用于很多领域，人们也对水声通信的可靠性和接收到信号r(t)=s(t)h()，“”表示卷积。高效性有了更高的要求，但海洋环境产生的噪声，水然后时反系统将接收到的信号经过时间反转得到声信道参数的变化都对高性能的水声通

3、信系统产生r(一t)，并将它重新发射出去，就可在信号发射端得了重大影响。到s。(t)，这个过程可以表示为：时问反转(timercYel~a1)作为新兴的一门技术sp()=5(一￡)畴：(￡)木(一)=在水声通信中正逐渐发挥越来越重要的作用。它能s(一t)q(t)(1)实现多途的时间和空间压缩，并能有效地降低码间q(t)称为时反信道响应。假设信道在一定时干扰⋯，其空间聚焦性能可以减小信道衰落的影间内是不变的，即在一定时问内信道的时变尺度很响。国内外学者已开展多次实验，并成功验证了时小，若s()为发射信号的频域表示，tt()为

4、信道间反转技术的优越性。文献[2]在浅海中验证了不的传输函数，则接收信号的频域表示R(∞)为：同信号调制方式下时间反技术能够降低码问干扰，R()=S()H(6．O)(2)提出通过自适应均衡器来提高通信质量。文献[3]时间反转就是在式(2)左右乘以信道的共轭转将信道预均衡器和时问反转相结合来克服残余码间置H‘(∞)。可得均衡器的输入信号：干扰，实验结果表明了时间反转技术在处理水声信z()=Js()H()H(∞)=S()y()号方面的可靠性。本文以时间反转技术为基础，将(3)时间反转技术与T／2分数间隔判决反馈均衡器相联式(3

5、)中Y(09)=H()H(∞)是时反信道的频域合，实验结果表明算法在浅海多径水声信道中可达表示。对于式(3)中的lr()项，它在时间零点的傅到降低误码率的目的。里叶变换是同相叠加的，是海洋信道冲激响应h(￡)与其估计(t)的互相关函数，理想情况下可以将1时间反转的基本原理圩()H(60)的时域近似为单位冲激响应J。时反若波导中一个点源发射的信号被一个发射／接技术乘以信道的共轭函数，使得系统具有信道相位收传感器接收后，该传感器把时域信号按时间反转失真的补偿，也就是对信道时域响应多径时延扩展的形式发射后，信号将在声源处聚焦，聚

6、焦点不仅在的压缩J，时反利用环境本身消除码间干扰，其算其所在的位置能量达到最大，而且信号的波形与点法简单、效果明显。但是水声信道是一个复杂的时源之前发射的时间反转信号一致。若在波导的某一变、空变、多途干扰严重的信道，此外时反技术是在频域上将信号与信道冲激响应的共轭函数相乘，环2o14年1月10日收到国家自然科学基金项目境变化都会使组合信道不能近似等于(t)，所以信(61203273)、2013年度江苏省高校自然科学研究重大项目号经时问反转技术处理后，还将存在残余的码间干(13KJA510001)、江苏省普通高校研究生科研创

7、新计划项目扰，故经时反输出的信号还需均衡技术的处理，通过(CX10B_303z)资助第一作者简介：张艳萍(1966一)，女，山西临汾人，教授，博士，硕士减小噪声对信道的影响，从而降低码间干扰。生导师。研究方向：水声信号处理。E-mail：=y035@163．eom。17期张艳萍，等：基于时间反转的水声信道判决反馈均衡算法75算法收敛，其中A为接收信号自相关矩阵的最大2基于时间反转的判决反馈均衡算法特征值。判决反馈均衡器(DFE)是一种非线性的均衡器，其冲激响应为无限长，对信道的时延畸变和幅度畸变有良好的补偿作用，还可有效地

8、克服频率选择性衰落，所以一般用在信道失真较大的情况下J，系统结构图如图1所示。图1基于时间反转的判决反馈均衡系统框图采用基于T／2分数间隔的判决反馈均衡器，这Fig．1Underwateracousticchanneldecision种均衡器既对时问同步误差不敏感，又能在消除码feedbackequal