均衡器在水声通信系统中的应用研究

摘要

在移动无线通信中，由于能够提供高速率和高质量的通信服务，正交频分复用技术成为当前国际上的研究热点。正交频分复用技术因其具有频带利用率高和抗多径等优点，近年来在无线音频广播、无线视频广播、无线局域网、水声通信中得到了广泛的应用。由于水声信道是一个极其复杂的时—空—频变参随机信道，可用频带窄、传输损耗大，还广泛存在着多径效应，因此OFDM水声通信系统中的频域均衡问题是其技术难点之一。本文试图在前人工作的基础上，对这一问题做一些研究与探讨。 本文首先介绍了水声信道特性，其次介绍了自适应均衡技术，包括均衡器的类型、结构和算法，接着进一步介绍了OFDM通信系统中的均衡，时域均衡和频域均衡，文中分别介绍了频域均衡中的两种导频结构，块状导频和梳状导频；两种信道估计算法包括最小平方(Least Square LS)法，最小均方误差(Maximum MinimumSquare Error MMSE法；四种插值算法包括线性插值法等。 本文还对基于两种导频间隔，两种信道估计算法最小平方(Least Square LS)法，最小均方误差(Maximum Minimum Square Error MMSE)法，四种插值算法线性插值法等的OFDM水声通信系统频域均衡进行了Matlab仿真；采用实验室自行研制的水声通信系统硬件平台，进行了实验室水池试验和海洋试验，两次试验结果表明：在导频间隔方面，采用导频间隔为4时系统误码率低于导频间隔为5时系统误码率；在信道估计方法方面，LS信道估计与MMSE信道估计对于系统误码率的影响相差很小；在插值算法方面，样条插值法等较复杂算法适用于信噪比较高的水池试验，而线性插值法等较简单的算法则适用于信噪比较低的海洋试验。

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第一章绪论

1.1引言

1.2水声通信的发展及现状

1.3均衡器在水声通信中及OFDM系统中的研究与应用状况

1.4本论文主要内容

第二章水声信道特性

2.1海洋环境噪声

2.2声波在海水中的传输损耗

2.3浅海水声信道的多径特性

2.4浅海水声信道的多普勒频移

2.5本章小结

第三章自适应均衡技术

3.1线性均衡器

3.1.1 M阶格型均衡器

3.1.2梯度格型均衡器

3.2非线性均衡器

3.2.1判决反馈均衡器

3.2.2概率检测均衡器

3.3自适应均衡算法

3.3.1最小均方(LMS)算法

3.3.2递归最小二乘(RLS)算法

3.3.3格型递归算法

3.4盲均衡算法

3.5本章小结

第四章 OFDM系统的均衡技术

4.1 OFDM系统

4.1.1 OFDM系统的介绍

4.1.2 OFDM系统均衡的必要性

4.2 OFDM系统的时域均衡技术

4.3 OFDM系统的频域均衡技术

4.3.1频域均衡结构

4.3.2信道估计

4.3.3信道补偿

4.4本章小结

第五章 OFDM水声通信系统频域均衡仿真

5.1 OFDM水声通信系统频域均衡仿真

5.2 OFDM水声通信系统仿真结果

5.2.1 LS和MMSE估计算法比较仿真

5.2.2不同导频频域间隔的比较仿真

5.2.3各种插值算法的比较仿真

5.3本章小结

第六章 OFDM水声通信系统频域均衡实验

6.1 OFDM水声通信系统频域均衡简介

6.2实验室水池试验

6.3海洋试验

6.4本章小结

第七章总结和展望

参考文献

致谢