OFDM水聲通信中的頻率同步與信道估計.pdf

1、海洋水聲信道是一種極其復雜多變的時．空．頻變參信道。信道通帶窄、多途干擾強、信號起伏衰落嚴重是水聲信息高速可靠傳輸?shù)闹饕系K，因此如何在水聲信道中高速率準確地傳輸數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為目前的熱門課題。正交頻分復用技術(OFDM)是近年來數(shù)字通信中的一種并行傳輸新技術，OFDM既有較高的頻帶利用率，也有較高的傳輸速率，在不使用復雜的信道均衡技術的條件下仍然可以較好地克服接收時由多徑效應帶來的碼間串擾(ISI)。但是，OFDM對載波頻偏非常敏感，很

2、小的載波頻偏都會嚴重影響OFDM系統(tǒng)性能。本文就針對這個問題深入研究了OFDM技術中的頻率同步和信道估計問題，建立了基于OFDM技術的水聲通信系統(tǒng)，并對本文提到的技術進行了仿真，結果表明系統(tǒng)有效，方法可行。全文的主要工作和研究成果包括以下幾個方面： 1)在研究OFDM技術基本理論的基礎上設計了OFDM水聲通信系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)結構框圖和各模塊的仿真模型，其中主要包括Doppler頻偏估計及補償、符號定時同步、載波頻偏估計及補償和信

3、道估計。 2)主要解決了由發(fā)射機和接收機之間的相對運動引起的Doppler頻偏問題。采用了一種頻域進行差分檢測的最大Doppler頻偏估計方法。建立了存在Doppler擴展的Rayleigh信道模型，并在此仿真信道下對這種Doppler頻偏估計方法進行了仿真。這種估計方法精度較高，在低信噪比下估計效果也較好，特別適用于水聲通信。 3)研究了同時利用CP(循環(huán)前綴)集相關特性和能量差分特性的符號定時同步方法，這種方法可以消

4、除頻率偏差對符號同步的影響，提高了同步效果，系統(tǒng)性能得到很大改善。 4)主要解決了由發(fā)射機和接收機之間頻率同步誤差引起的載波頻率偏移的影響。對幾種載波頻偏估計方法進行了仿真比較，并提出一種反饋估計方法對系統(tǒng)進行載波頻偏同步。這種方法克服了其它幾種方法不能同時滿足估計范圍廣、精度高、運算復雜度小三者的缺點，并且對符號同步誤差的容忍度也很好，使同步效果有了進一步提高。 5)主要解決了對多徑衰落信道的估計與均衡。采用了適用于時