一种改进的水声正交频分复用稀疏信道时延估计算法

强夕竹 乔 钢 周 锋

(哈尔滨工程大学水声技术重点实验室 哈尔滨 150001)

(工业和信息化部海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨 150001)

(哈尔滨工程大学水声工程学院 哈尔滨 150001)

1 引言

随着科学技术的不断发展，人类对浅海资源的探索欲日益增大。声波是目前水下最有效的通信手段之一，浅海的开发与应用迫切需要水声通信的支持。然而，传播损失大、声速不稳定、频带窄等因素导致浅海水声信道具有严重的多径效应和多普勒扩展效应。因此，想要在水下实现高速率高可靠性的通信，需要协调好通信制式与信道的关系。

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术因其抗频率选择性衰落、频谱利用率高等优点，广泛应用于陆地高速通信，并且从20世纪90年代开始逐渐应用于水声高速通信领域[1]。同时，为了保证OFDM通信的高可靠性，信道估计技术必不可少[2,3]。目前应用于水声OFDM信道估计的方法大致可分为建立在密集信道假设上的基于目标准则的估计方法和建立在稀疏信道条件下的压缩感知类方法[4–6]。而压缩感知是近年来的热门方向，它很好地利用了水声信道的稀疏性。其中正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit, OMP)以其低复杂度、易实现性的优点受到广泛应用[7,8]。

然而，随着OMP稀疏信道估计的流行，它应用于水声信道的限制也逐步显露。一般来说，稀疏信道估计通常依赖时域与频域离散化网格的划分。所谓网格就是指时域或频域估计结果的最小分辨率，应用中常常使用过采样因子来衡量此种最小分辨率，过采样因子越大，离散化网格越精细。……