前言

随着海洋资源开发和海洋国土防卫的发展，水声通信技术在海洋工程的诸多领域中得到了重视。在水声通信系统中，由于声信号在水下传输过程中受到水声信道反射、折射和混响等因素的影响，在接收端会产生严重的码间干扰，影响通信质量。传统自适应均衡技术采用在收发两端定期发送训练序列的方法，捕获信道特性并利用均衡器实现对信道特性的补偿和跟踪。与传统自适应均衡技术相比，盲自适应均衡技术具有不需要训练序列即可实现对信道特性的跟踪和补偿，消除接收端码间干扰的特点，这一特点对于节省有限的水声通信带宽、提高水声通信效率和通信质量具有重要意义。尤其是对于水声通信网络和非协作水声通信等不适合发送训练序列或不具备训练序列可资利用的水声通信场合，盲均衡技术具有潜在的应用价值。

本书立足于盲均衡理论和算法的现有研究基础，以水声信道常数模盲均衡为研究对象，对常数模盲均衡的理论来源和常用算法进行了分析总结。与陆上无线通信不同，水声信道表现出更为复杂的特性，包括多径传输、多普勒频移、水下环境噪声、时变和空变的随机性、在高速水声通信系统中表现出的稀疏特性等。复杂的水声信道特性对盲均衡技术在水声通信中的应用推广带来了很大困难，具有快速收敛的性能和较高的收敛精度，同时保持较低复杂度的盲均衡算法是将盲均衡技术向水声通信推广的前提。在目前已有的各类盲均衡算法中，常数模盲均衡计算简单、算法稳健，因此在水声通信系统中具有推广应用前景。但是常数模盲均衡算法收敛速度慢，收敛后稳态剩余误差大，在常数模盲均衡理论指导下，研究具有更好均衡性能的盲均衡算法是本书的目的。

本书共分8章。第1章介绍了水声信道的典型特征和盲均衡的基本理论基础，包括盲均衡算法性能的评价指标。第2章分析了常数模盲均衡的理论基础，根据信号传输过程中能量衰减的实际，给出了能量修正的常数模代价函数，从自适应算法的角度分析了基于随机梯度下降算法的常数模盲均衡实现过程和收敛性能。在简化代价函数的基础上，将最小二乘算法应用到了盲均衡器的更新过程。第3章对变步长常数模盲均衡算法进行了仿真分析，根据水声通信实际需求，提出了一种无需人工设置参数的通用变步长常数模盲均衡算法，并以信息熵增量为判据，实现了盲均衡器的适时重置，保证了算法在信道突发干扰条件下的稳健性。第4章对依据常数模准则、判决引导准则以及多模盲均衡准则的双模式盲均衡算法进行了仿真分析。第5章针对水声信道的非线性特性，对BP神经网络和小波网络盲均衡进行了仿真分析，并提出了相应的改进算法。第6章根据浅海水声信道环境噪声的脉冲特征，提出了方向梯度和符号梯度常数模盲均衡算法以及部分更新常数模盲均衡策略。第7章针对高速水声通信系统中水声信道具有的典型稀疏特征，提出了瞬时梯度增量判决的凸组合稳健稀疏水声信道盲均衡算法。第8章在分数间隔盲均衡算法的基础上，对采用虚拟接收机技术的水声信道常数模盲均衡理论和算法进行了介绍和仿真。最后对水声信道盲均衡技术进行了总结与展望。

本书是在国家自然科学基金（61201418）、中央高校基本科研业务费专项资金（DC201502060302）和辽宁省高等学校优秀人才支持计划（LJQ2013126）项目的支持下完成的。同时感谢在盲均衡技术领域进行研究的专家和学者，也希望本书能为水声信道盲均衡技术的研究起到抛砖引玉的作用。由于作者学识有限，成书仓促，书中难免存在疏漏之处，欢迎读者批评指正。

作者

2015年3月1日