MIMO水声信道联合稀疏模型与分布式压缩感知估计方法研究

基本信息
批准号:11574258
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:童峰
学科分类:
依托单位:厦门大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:龙飞,陈东升,伍飞云,周跃海,曹秀岭,江伟华,陈磊
关键词:
通道间干扰多输入多输出多径信道联合稀疏模型分布式压缩感知
结项摘要

MIMO technology offers an effective solution for the high data rate underwater acoustic (UWA) communication. However,multipath, cochannel interference (CoI) as well as time variations of MIMO underwater acoustic channels pose significant difficulty for MIMO channel estimation. The present project proposes to exploit the joint spatial sparsity of MIMO UWA channels to address this problem under the framework of distributed compressed sensing (DCS). Firstly, spatial correlation of MIMO UWA channels will be analyzed to setup and verify the joint spatial sparse model to enable the adoption of distribution compressed sensing (DCS) reconstruction. Meanwhile, the joint observation matrix is re-organized to decompose the MIMO channels into the common sparse components and the different sparse component to enable joint estimation as well as mitigation of the CoI. The common sparse components and the different sparse components are estimated by stages with joint sparse reconstruction method and the fast sparse recovery method respectively. The total MIMO channel response is obtained by summing of both components. Finally, impact of the complicated spatial-temporal features of UWA channels on the joint sparse model and DCS estimation method is investigated. The innovative progresses achieved by this project on DCS estimation of MIMO UWA channels have the potential of being employed in the R&D of high performance UWA MIMO commmunication and detection systems.

MIMO技术为在带宽严重受限的水声信道中实现高速通信提供了一种有效途径。但复杂的多径、通道间干扰及时变特性对MIMO水声信道估计造成严重困难,本项目拟利用MIMO水声信道的联合稀疏特性进行分布式压缩感知框架下的高效估计。.首先,分析水声多发多收信号多径传输导致MIMO信道具有的空间稀疏相关特性,建立MIMO水声信道的联合稀疏模型并进行有效性验证,在该模型下MIMO信道具有公共稀疏支撑集,从而可提高稀疏重构概率;考虑通道间干扰的影响,研究重组联合测量矩阵将MIMO信道分解为共同稀疏部分和差异稀疏部分,分别利用联合稀疏重构及快速稀疏恢复算法对两部分进行分步骤估计,并叠加后得到估计结果;分析水声信道复杂空时特性对稀疏相关特性及联合估计性能的影响。.项目在MIMO水声信道联合稀疏估计上的创新和突破对高性能MIMO水声通信及探测系统研究有积极意义。

项目摘要

MIMO通信提供了在恶劣水声信道条件下实现高速率通信的有效手段,但是,与单发射通信系统相比MIMO通信系统不但存在多径、时变等水声信道恶劣传输特性,而且存在不同发射阵元在同一接收阵元所造成的同道干扰,导致传统MIMO信道估计方法性能不可避免的下降,对高性能MIMO水声通信系统的研究和应用造成极大的挑战。.分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing, DCS)理论是在压缩感知的基础上针对多个信号稀疏性具有相关的现象而提出,通过利用多个信号的共同稀疏性进行联合重构可进一步提高稀疏重构性能。项目在分布式压缩感知的框架下将MIMO水声信道估计转换成空、时联合稀疏恢复问题,通过对接收到的水声通信信号各数据块间的多径结构存在的较强空、时相关性进行高效稀疏估计从而提高估计性能;同时,项目提出了带干扰抵消模块的信道估计取得MIMO信道均衡器结构以提高MIMO通信接收机与MIMO信道的适配性从而改善通信性能。项目通过数值仿真和厦门海域海试实验结果充分验证了项目所提MIMO信道联合稀疏估计方法及MIMO通信接收机方案的有效性,试验数据表明采用项目技术方案的海试实验MIMO通信接收机可获得约1dB的输出信噪比增益。项目研究结果表明:通过对MIMO水声信道存在的空、时稀疏相关特性进行充分利用,结合干扰抵消接收机结构,可获得通信性能改善。项目相关研究成果在包括声学领域国际顶级期刊(美国声学学会会刊)在内的学术期刊发表了15篇学术论文;同时,部分研究成果已应用于项目团队系列水声通信设备研发。.项目在MIMO信道模型、高效估计方法及接收机结构方面的研究成果可推广应用于高性能水下通信系统研发及工程化应用,对提高海洋工程、环境保护、国防安全等领域高速率水下数据传输性能有积极意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
2

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
5

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018

童峰的其他基金

批准号:10704063
批准年份:2007
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11274259
批准年份:2012
资助金额:86.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

分布式压缩感知MIMO雷达目标联合稀疏表示和重构研究

批准号:61071163
批准年份:2010
负责人:张弓
学科分类:F0111
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
2

联合完全互补序列和压缩感知理论的MIMO信道估计技术研究

批准号:61401407
批准年份:2014
负责人:李树锋
学科分类:F0105
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于压缩感知的大规模MIMO信道估计研究

批准号:61771101
批准年份:2017
负责人:成先涛
学科分类:F0105
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
4

稀疏信道估计、均衡及译码联合处理水声通信技术研究

批准号:61401499
批准年份:2014
负责人:孟庆微
学科分类:F0107
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目