基于深度神经网络的高环境适应性水声通信系统研究
2021-11-04付晓梅贾碧群王思宁
湖南大学学报(自然科学版) 2021年10期
付晓梅,贾碧群,王思宁
(天津大学 海洋科学与技术学院,天津 300072)
水声通信在海洋信息数据采集、环境监测、沿海石油勘探等方面发挥着重要的作用.水声信道由于具有快时变、窄带宽、显著的多径效应和多普勒频移等特性,是最复杂的信道之一[1],在水声通信系统中需要准确估计和跟踪信道状态信息(CSI).
近年来,将深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)引入水声通信的接收端,取得了一些积极进展,文献[2]利用深度神经网络代替信道估计模块,与最小二乘(LS)算法相比提高了信道估计的精度;文献[3]利用深度神经网络直接代替信道估计与均衡,提高了系统的可靠性;文献[4]使用深度神经网络代替接收端的解调、信道估计与均衡及星座图解映射几个部分,较大程度地降低了系统误码率.
与仅用于接收端的DNN 模型不同,自动编码器(Autoencoder,AE)是一种由收发端两个神经网络模块组成的模型,通常,AE 模型中发送端网络用于编码,接收端网络用于解码[5-7];文献[8]提出利用自动编码器构建端到端的通信系统,将通信系统的接收端和发送端用自动编码器替代,结果表明基于该自动编码器的系统性能优于传统的无线通信系统;文献[9]将整个系统均用自动编码器表示,包括编码器、信道正则器和解码器几个部分,以便更加准确地恢复输入的信号;文献[10]利用自动编码器实现一个端到端的通信系统,并将这一思路拓展到MIMO 系统中;文献[11]将自动编码器应用到OFDM 系统,利用自动编码器代替OFDM 的发……
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