基于分數(shù)階傅立葉變換的水聲信道多參數(shù)估計算法研究.pdf

1、由于海洋經(jīng)濟和海洋軍事的戰(zhàn)略地位,使得水聲通信技術成為當今的研究熱點。為了保證水聲通信的可靠性和有效性,我們需要對水聲信道的多參數(shù)進行估計。本論文選用的是數(shù)據(jù)輔助算法,采用的是Chirp信號。因此研究Chirp信號的檢測與參數(shù)估計對水下聲信道的多參數(shù)估計具有很重要的實用價值。
　　 本文在FRFT法的基礎上進行了深入的研究,采用Chirp信號作為水下的探測信號,針對Chirp信號的兩種接收模型(恒k模型和變k模型),根據(jù)Chir

2、p信號與FRFT的聯(lián)系,對水聲信道的多參數(shù)進行了估計。
　　 本文的工作首先是針對恒七模型提出了三種創(chuàng)新的水聲信道估計算法。(1)FRFT估計法:該方法的優(yōu)點是可以準確的估計出多徑數(shù),并且時延估計比較準確,頻偏估計也比較精確,不足在于只能估計多徑頻偏都相同的情況,并且需要預先精確知道直達波時延的位置。(2)雙Chirp信號估計法:該方法的優(yōu)點是不管多徑頻偏如何,我們都能估計出多徑數(shù)、多徑頻偏以及多徑時延。不足是FRFT陜速算法引

3、入了計算誤差,造成了頻偏和時延估計誤差較大,且計算量較大。(3)聯(lián)合估計法:該方法的優(yōu)點是不管多徑頻偏如何,我們都能精確的估計出多徑數(shù)、多徑頻偏以及多徑時延。不足是FRFT陜速算法引入的計算誤差,需要進行小范圍搜索校正,信號處理算法復雜,計算量較大。
　　 其次針對變k模型又創(chuàng)新的提出了一種新穎的水聲信道估計算法Chirp基法和兩種基于FRFT水聲通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包結構設計。(1)FRFT的Chirp基解法:該方法的優(yōu)點是精確的估

4、計出了多徑數(shù)、多徑頻偏以及多徑時延。采用FRFT的Chirp基特性來估計水聲信道多參數(shù),避免了FRFT陜速算法帶來的計算誤差,計算速度快,估計精度高,是一種可以實時處理的算法。(2)第一種數(shù)據(jù)包結構,適用于水況變化較快的水域,優(yōu)點是可以做到一包一估,數(shù)據(jù)傳輸可靠性更高,不足在于傳輸效率相對較低。(3)第二種數(shù)據(jù)包結構,適用于水況變化緩慢的水域,需要每隔一定時間發(fā)射一定脈寬的單頻信號估計信道的多徑頻偏,優(yōu)點是傳輸效率相對較高,不足在于數(shù)據(jù)