多載波擴頻水聲通信技術研究.pdf

1、水聲通信與陸地無線電通信最大的不同之處就在于水聲信道的特殊性。水聲信道的可用帶寬極其有限，多徑效應嚴重，而且存在隨機時變、頻變和多普勒。擴頻通信技術犧牲了通信的有效性以換取可靠性，擁有了出色的抗干擾能力和保密性，在時變和衰落嚴重的水聲信道條件下有著良好可靠的表現(xiàn)，而且為水下組網(wǎng)通信提供了有效的多址能力。但傳統(tǒng)的擴頻水聲通信通信速率過低，已經(jīng)無法滿足未來水聲通信的需要。正交頻分復用（OFDM）技術使用多個正交的子載波并行傳輸數(shù)據(jù)，有很高的

2、通信速率，而且抗多徑干擾能力強、頻譜利用率高，非常適合應用于水聲通信中。將擴頻技術和OFDM技術結合起來的多載波擴頻技術，能夠將二者的優(yōu)點結合起來，更加適應水聲信道的條件，在未來的水聲通信中有著廣闊的應用前景。
　　本研究主要內容包括：⑴介紹了CDMA技術與OFDM技術結合的三種不同形式，對其性能進行對比分析，選定MC-CDMA為本文研究目標。詳細介紹了MC-CDMA通信系統(tǒng)的收發(fā)機結構及原理，在此基礎上構建了本文所使用的MC-C

3、DMA水聲通信系統(tǒng)的基本模型，并對MC-CDMA技術應用于水聲通信中所需的關鍵技術進行了初步研究。⑵研究了MC-CDMA水聲通信系統(tǒng)的信道估計技術。從水聲信道的特點入手，進行信道建模，為后續(xù)研究提供了信道模型。選擇了基于導頻輔助的信道估計作為研究對象。研究了塊狀導頻和梳狀導頻兩種不同方案并在模擬水聲信道條件下進行仿真對比其性能；研究了導頻位置信道響應的不同估計算法、梳狀導頻方案中的插值算法并進行了計算機仿真。研究了對LMMSE算法的兩種

4、改進策略：基于奇異值分解的低秩算法和基于相關帶寬的改進算法，通過仿真對比性能，兩種算法都對常規(guī)LMMSE算法進行了有效改進，其中基于相關帶寬的改進算法效果更好。⑶研究了MC-CDMA水聲通信系統(tǒng)的分集合并技術。由水聲信道條件下MC-CDMA系統(tǒng)收發(fā)機原理入手，介紹了分集合并技術在整個系統(tǒng)中的重要性。介紹了MC-CDMA常見的幾種分集合并方案，通過仿真對比其性能并尋找規(guī)律。為了尋找最佳分集合并方案，定義了分集合并系數(shù)k。對不同k值對應方案