Page 23 - 《应用声学》2023年第3期

第 42 卷 第 3 期 王悦悦等： 深海远程正交频分复用水声通信簇约束的分布式压缩感知信道估计 461

在图 2 中的仿真时变信道作用下，3 种方法误 率为
码率性能曲线如图 5 所示。从图 5 中可以看出，在 T L data
R = · · log M · B = 107.5 bit/s.
2
1/8 的导频密度下，逐块的 OMP 算法估计性能较 T + T g L
差；而多数据块联合的 SOMP 算法能够明显提升误
码率性能；在此基础上，考虑信道簇区域信息后，
CR-DCS 算法能够将误码率性能进一步提升，更加 100 m ԧ࠱ᓕࠀག
॰ဗԧ࠱ηՂ
接近完全 CSI 已知时的误码率性能，表明了本文所
ඵզ٨ Վஊܦູ#1~12
提方法相对于传统SOMP算法的性能优势。 ړಏ࿄ʹ᫼
ਫ਼ښງए 1040 m
10 0 ࣱک๒ງ὘5500 m
OMP
SOMP ᤰηᡰሏ58 km
CR-DCS
CSI
ឨᆊဋ

10 -1 图 6 深海海域远程水声通信实验环境信息
Fig. 6 Experimental environment information
of remote underwater acoustic communication in
deep sea area
-5 0 5 10
η٪උ/dB
0
图 5 仿真信道下不同方法的误码率对比
1000
Fig. 5 Comparison of bit error rates of different
methods under simulated channels 2000
ງए/m 3000
3.2 实验结果

在深海海域进行了定点水声通信试验，发射船 4000
定点发射，接收阵为 12 阵元的圆柱状体阵，位于距
5000
海面约 1040 m 处，收发距离约为 58 km，发射站点
到接收站点之间的平均海深为 5500 m，信号循环发 6000 1500 1520 1540 1560
1480
送，共发送 74 轮信号，相邻两个信号的发送间隔为 ܦᤴ/(mSs -1 )
484 s，总的信号发送时间为 9.95 h。具体通信实验
图 7 接收阵附近声速剖面图
环境信息如图 6 所示，水文测量获取的接收站点附 Fig. 7 Profile of sound velocity near the receiving
近声速剖面如图 7 所示，从图 7 中可以看出，圆柱状 array
体阵所在位置接近声道轴处。
发射信号为带宽为100 Hz的低频OFDM信号， 表 2 实验 OFDM 发射信号参数
带内平均声源级为 165 dB。信号采用 4 阶的 QAM Table 2 Transmit signal parameter value
调制方式，发射信号具体参数见表2。
参数 符号 实验取值
发射信号的符号时间长度 2.56 s，保护间隔 ZP
总子载波数目 L 256
的时长为 0.44 s，两者构成一个 3 s 的数据块，在一 带宽 B 100 Hz
帧信号中，共有 10 个数据块，数据块前后各有一 子载波间隔 ∆f 0.39 Hz
个5 s长的线性调频(Linear frequency modulation, 导频子载波密度 L p/L 1/8
LFM) 信号，分别为前后导码，用于信号同步、多普 空子载波数目 L null 9
勒估计和信道簇区域检测。发射信号总时长 40 s， 数据子载波数目 L data 215
在1/8 导频插入密度下，100 Hz 带宽为 (B) 的 M 阶 保护间隔长度 T g 0.44 s
QAM 调制阶数 M 4
(M = 4)星座图映射信号对应的无编码数据传输速