Underwater environments create a challenging channel for communications. In this paper, we design a novel receiver system by exploring the machine learning technique--Deep Belief Network (DBN)-- to combat the signal distortion caused by the Doppler effect and multi-path propagation. We evaluate the performance of the proposed receiver system in both simulation experiments and sea trials. Our proposed receiver system comprises of DBN based de-noising and classification of the received signal. First, the received signal is segmented into frames before the each of these frames is individually pre-processed using a novel pixelization algorithm. Then, using the DBN based de-noising algorithm, features are extracted from these frames and used to reconstruct the received signal. Finally, DBN based classification of the reconstructed signal occurs. Our proposed DBN based receiver system does show better performance in channels influenced by the Doppler effect and multi-path propagation with a performance improvement of 13.2dB at $10^{-3}$ Bit Error Rate (BER).


翻译:在本文中,我们设计了一个新型接收器系统,通过探索机器学习技术-深入信仰网络(DBN)来消除多普勒效应和多途径传播造成的信号扭曲;我们在模拟实验和海上试验中评估了拟议接收器系统的性能;我们提议的接收器系统由基于DBN的已接收信号拆卸和分类组成;首先,接收的信号被分割到各框架中,然后使用新的像素化算法对每个框架进行预处理;然后,利用基于DBN的脱鼻算法,从这些框中提取一些功能,用于重建收到的信号;最后,基于DBN对重建信号进行分类;我们提议的基于DBN的接收器系统在受多普勒效应和多路传播影响的频道中确实表现出更好的性能,其性能改进为13.2dB, 10 ⁇ -3美元位元错误率(BER)。

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