第1章 绪论

1.1 引言

自1975年Sato Y首次提出盲自适应恢复概念以来[1]，盲均衡理论和算法迅速引起了广大专家和学者的关注。在各种盲均衡算法中，常数模算法（Constant Modulus Algorithm, CMA）因其计算简单、算法稳健而倍受关注[2]。在CMA准则的基础上，产生了大量盲均衡技术理论和算法研究成果。

与陆上无线通信相比，水声通信具有其特殊性，到目前为止，声波仍然是唯一能够实现在水下远距离传播的媒介。随着海洋资源开发和国土防卫的发展需求，水声通信相关技术研究成为通信领域的一个重要分支体系。高速、高质量的水声通信是未来水声通信发展的一个必然趋势，单载波自适应均衡技术[3]是克服多径传输引起的码间干扰（Inter-Symbol Interference, ISI）的有效技术手段，在提高水声通信质量上具有重要的应用价值。传统的自适应均衡技术采用定期发送收发双方已知的训练序列来捕获信道特性，从而利用均衡器来实现对信道特性的补偿，消除码间干扰。在发送信号中插入训练序列，将浪费有限的水声通信带宽，尤其在复杂的时变水声信道条件下，训练序列需要足够的码元长度，并且要求插入训练序列的间隙非常短，严重降低通信效率，这逐渐成为高速水声通信发展的一个障碍。此外，在水下通信网络建设中，一点对多点广播通信若出现某点接收机失锁，为恢复通信则需要重新发送训练序列，这是极为不合理的。在军事应用领域中，如信息侦察与拦截，此时无训练序列可以利用，在这种情况下，传统自适应均衡技术无能为力。与传统自适应均衡技术相比，盲均衡技术无需训练序列即可实现对信道特性的补偿和跟踪[4]，这一特点在提高通信质量的同时可以有效节省通信带宽，提高通信效率，防止均衡器失锁，因此盲均衡技术在未来水声通信发展中具有潜在的应用价值，而简单、容易实现的CMA盲均衡技术在水声通信中则更受青睐。

CMA盲均衡技术的研究集中在算法的选择和改进、均衡器结构的设计、代价函数的设计以及稳态剩余误差的分析4个方面。算法的选择需要折中考虑计算复杂度、收敛速度和收敛精度；均衡器的设计需要考虑信道的不同特征；代价函数的设计更多地与发送信号的统计特性关联以及融合不同代价函数特点达到提升均衡性能的目的；稳态剩余误差在凸代价函数的自适应算法中是一件容易的事情，但是在非凸代价函数的盲均衡算法稳态剩余误差分析上，仍然是一个难题。根据水声信道的具体特性，本书将对CMA在水声信道盲均衡中的应用进行仿真分析比较，为在不同水声通信系统中选择不同的算法及设计方案提供一定的技术支撑。