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U.D.C:
AThesisfortheDegreeofMasterofEngineering
ResearchonAdaptiveChannelEstimation
TechnologyforUnderwaterAcousticSpread
SpectrumCommunication
Candidate:JiangYutong
Supervisor:Prof.MaXuefei
Professionalcategory:ElectronicInformation
College:CollegeofUnderwaterAcousticEngineering
DateofSubmission:April,2023
DateofOralExamination:May,2023
University:HarbinEngineeringUniversity
水声扩频通信自适应信道估计技术研究
摘要
水声信道的复杂多变特性，给远距离通信带来了很多的困难，如由于通信节点的相
对运动所导致的多普勒效应，特殊海洋环境带来的复杂多径传播以及噪声等。针对水声
通信中的多径传播现象，扩频通信具有很好的抵抗能力。同时，扩频技术还具有在低信
噪比时可靠传输以及难以被截获等优势。因此本文采用水声扩频通信技术，通过研究多
普勒因子估计补偿技术、多径信道估计技术、RAKE接收机技术以及时间反转镜技术等
来提高系统的性能，保证系统的稳定可靠运行。
本文首先分析了水声信道的基本特点，建立了基本模型，针对通信过程中的多普勒
频移现象以及多径传播现象对性能的影响进行了分析。其次，对水声扩频通信的基本原
理进行了研究，并仿真了多普勒效应以及多径传播等对系统性能的影响。
针对水声通信过程中收发端相对运动带来的多普勒效应，研究了基于匹配滤波的多
普勒因子估计算法以及分数阶傅里叶变换多普勒因子估计算法，并分析对比了算法的性
能。在进行多普勒补偿之后，针对水声通信过程中存在的多径传播问题，本文分别介绍
了最小均方信道均衡算法以及压缩感知信道估计算法，并分别对其性能进行仿真验证。
最后，在此基础上进一步提出了将最小均方信道均衡，小波变换噪声估计及压缩感知信
道估计相结合的改进的自适应信道估计算法，并将此算法与传统信道估计算法的性能进
行对比。
在对信道进行自适应信道估计后，可以得出信道的多径信息，采用不同的手段对多
径信息加以利用，以实现更好的通信性能。首先对RAKE接收机进行了研究，分析了不
同合并方式以及不同接收机类型等对系统性能的影响。其次分析了时间反转镜的基本原
理，对时间反转镜的优点进行了总结归纳。最后研究了基于时间反转镜的RAKE接收机，
在此部分首先