Page 46 - 应用声学2019年第4期

506 2019 年 7 月

由图 5(a) 可知，非均匀分组 l 21 -IPAPA 相较已
ԧ࠱ᓕ ଌஆᓕ
有算法，在收敛速度相同的情况下信道估计均方误
差更低，相对均匀分组 l 21 -IPAPA 算法信道估计误
差降低25.6%；由图5(b)可知，该算法达到相同稳态 ԧ࠱૱ᑟ٨ HLA
误差所需要的迭代次数更少，即收敛速度更快，相较
图 6 海上试验作业方式示意图
均匀分组 l 21 -IPAPA 算法提高约 100 次迭代。这是 Fig. 6 Schematic sketch of experiment
由于比例调节矩阵 G (n) 在每一次迭代过程中，能
够根据稀疏滤波器抽头系数的幅度施加力度不同 为考察本文提出算法的优越性，应用非均匀
的自适应调节；而非均匀l 21 范数约束可以针对簇状 分组 l 21 -IPAPA与标准 APA算法、l 1 范数约束APA
信道进行非均匀分组，对抽头分组内部的系数施加 以及均匀分组 l 21 -IPAPA 进行性能对比分析。由于
l 2 范数约束，有效提高了系数间的相关性，而组与组 真实信道的冲激响应未知，因此将自适应滤波器输
之间施加 l 1 范数约束，有效利用了信道整体的稀疏 出与实际接收信号之间差值的欧式范数作为评价
特性。 准则：

L
4 海上试验 1 ∑ 2
MSE = 10 lg (d i − U i ω i ) , (18)
L
中科院声学研究所在某深海海域进行了一次 i=1
远程水声通信试验，试验采用双船作业形式，如图 6 其中，d为实际接收信号，U 为输入矩阵，ω 为信道估
所示。该试验海区属于典型深海水声信道，声速剖 计结果，L为训练序列长度。试验中截取10 s发射信

面如图7 [19] 所示。当接收船与发射船距离为36 km、 号作为训练序列，L =625，信道估计器长度为 150，
69 km 时，分别位于第一声影区以及第二声影区 APA 滤波器阶数 Q 设为 4，均匀分组 l 21 -IPAPA 参
位置。 数J 设为10，即将滤波器抽头分为15组。
0

3.2 km 212.7 km 403.4 km 516.7 km 688.8 km 900.3 km 993.9 km 1008.7 km
2000
๒ງ/m 4000

6000
1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560 1480 1520 1560
ܦᤴ/(mSs -1 )
图 7 试验海区声速剖面图
Fig. 7 Sound speed profile of the experimental area

-8.6 0.25
APA
-8.8 APA
l 1 -APA వ஡ਫ਼ଢவข
-9.0 کӉѬጸl 21-IPAPA 0.20
వ஡ਫ਼ଢவข
-9.2 0.15
MSE/dB -9.4 ॆʷӑη᥋־ऄ
-9.6
-9.8 0.10
-10.0
0.05
-10.2
-10.4 0
0 100 200 300 400 500 600 700 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
ᤖ̽൓஝ ௑ण/s
(a) η᥋ͥᝠឨࣀ (b) η᥋ͥᝠፇ౧
图 8 海上试验结果 (36 km)
Fig. 8 Experiment results(36 km)