控制理论与应用

作者：姚衍,武岩波,朱敏

单位：中国科学院声学研究所,中国科学院声学研究所,中国科学院声学研究所

关键词：水声通信; 深度神经网络; Rice衰落信道; 恒重码; 自编码器

基金：中国科学院战略性先导科技专项项目(XDA22030101), 国家自然科学基金项目(61971472, 61471351), 中国科学院声学研究所自由探索类项 目(ZYTS202003)资助.

针对水声多径衰落非相干信道, 提出一种灵活的恒重自编码方案以解决传统恒重映射(如Hadamard映射)权重单一, 频谱利用率低的问题. 将水声多径信道建模为泛化性更高的Rice衰落, 利用深度神经网络(DNN)合理构建自编码器(AE), 在多个衰落因子下进行输入到输出的端到端训练, 在发射平均功率不变的条件下, 得到权重分布更优的映射集. 发射符号幅度不局限于‘0’和‘1’的分布集合, 但分组仍保持恒重. 接收端仍可采用能量检测, 不依赖信道状态信息(CSI)、鲁棒性强. 为扩展到高阶情况, 提出一种低复杂度的网络输入模式使AE复杂度大大降低, 加速训练收敛. 仿真证明, 在接收端CSI未知的情况下, 所提方案在标准衰落信道及Bellhop模拟水声信道上均取得相较传统方案5–6 dB的性能增益. 最后, 采用通信带宽4 kHz, 通信距离2500 m, 海底深度1750 m的南海海试数据对结果进行了验证.

来源：2022年第11期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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