基于OFDM的淺海高速水聲通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的單載波相干水聲通信采用自適應(yīng)判決反饋均衡的結(jié)構(gòu)和相位跟蹤的方法，隨著通信速率的提高，符號持續(xù)時間變短，信道的時延擴展導(dǎo)致均衡器的復(fù)雜度升高，阻礙了其在高速水聲通信中的進一步應(yīng)用。
　　 正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是首先在無線電視頻廣播和通信中發(fā)展起來的新技術(shù)。由于其具有頻譜利用率高、抗多徑和脈沖噪聲能力強、在高效帶寬利用率情況下的高速傳輸能力以及簡單的實現(xiàn)方法，使其成為近年來高速水聲通信中的研究重點和熱點之一。
　

2、　 高速水聲通信面臨最困難的問題就是有限的帶寬、強多途和信道結(jié)構(gòu)的快速時變，再加上海洋環(huán)境的高噪聲背景，使水聲信道成為迄今為止最困難的無線通信信道。正因為如此，高速高可靠性的水聲通信，尤其是淺海水聲通信成為世界性的難題。
　　 本論文主要針對淺海水聲通信中OFDM的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用進行了研究，所做的工作主要有：
　　 1.編碼OFDM(COFDM)技術(shù)研究。研究了Turbo碼的在水聲OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用，并與目前普遍使用

3、的卷積碼和RS碼進行了性能比較，最后對近年來因Turbo研究而重新認識到性能優(yōu)越的低密度奇偶校驗碼(LDPC)碼進行了初步探討，并通過仿真、信道水池和湖上試驗進行了驗證。
　　 2.OFDM水聲移動通信系統(tǒng)中多普勒估計與補償。設(shè)計了兩種基于循環(huán)前綴OFDM(CP-OFDM)系統(tǒng)的多普勒估計與補償算法，分別是基于塊多普勒估計和基于單頻信號測頻的方法，并且在國內(nèi)首次進行了較為規(guī)范的基于OFDM的移動水聲通信的外場試驗，試驗驗證了所設(shè)

4、計的兩種算法的有效性，并且分析了兩種算法各自的優(yōu)缺點及未來的發(fā)展。
　　 3.分析比較了不同種類的信道估計與補償技術(shù)，并指出如何選擇信道估計與補償算法。針對基于輔助導(dǎo)頻的信道估計(PSAM)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)、導(dǎo)頻位置信道估計和內(nèi)插濾波器結(jié)合水聲信道進行了仿真比較，并對不同導(dǎo)頻間隔進行了性能分析。針對OFDM的不同保護間隔(CP-OFDM，ZP-OFDM)進行了性能比較，并結(jié)合運算量給出了選擇保護間隔的依據(jù)。結(jié)合淺海水聲信道的稀疏特性，

5、提出了一種基于DFT和最小二乘(LS)相結(jié)合的信道估計與補償技術(shù)，并且通過仿真和試驗驗證了改進的算法性能。
　　 4.OFDM水聲通信中的空間分集技術(shù)。分析了分集技術(shù)的3種基本的分集合并方式——最大比合并、等增益合并和選擇性合并，并結(jié)合OFDM具體技術(shù)分別分析了不同分集技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中的應(yīng)用和運算量比較，最后對前DFT最大比合并(Pre-DFT-MRC)、后DFT最大比合并(Post-DFT-MRC)、后DFT等增益合并(P