时变信道下OFDM水声通信信道均衡技术研究

摘要

水声信道的通信带宽有限、多途效应干扰严重,且存在时变、频变。正交频分复用(OFDM)技术由于利用了子载波之间的正交性,因此比传统的频分复用技术具有更高的频带利用率。且OFDM技术有强的抗多径能力,所以成为了近年来高速水声通信中的研究热点。但是由于水声信道的时变产生了多普勒扩展,导致子载波间干扰(ICI),破坏子载波间的正交性,使得水声OFDM系统的性能严重下降。这就限制了OFDM在水声通信中的应用,因此研究时变信道下的信道均衡技术以消除ICI就变得至关重要。
　　本文主要研究了水声时变信道下的OFDM信道均衡技术,进行了以下工作:
　　1.介绍了水声OFDM系统的基本模型,研究了网格编码调制(TCM)技术在水声OFDM系统中的应用,进行了仿真与外场试验,仿真和试验结果表明,TCM技术在不增加额外带宽的情况下,提高了水声OFDM系统的性能,验证了算法的有效性。
　　2.分析了信道时变对水声OFDM系统的影响,重点考虑了采样频率偏移、载波频率偏移和多普勒扩展对系统性能的影响。结合射线声学理论以及水声信道的统计特性,进行时变水声信道的建模仿真。
　　3.研究了时变信道下OFDM的信道均衡技术。主要研究了迫零均衡算法(ZF)、最小均方误差均衡算法(MMSE)和串行干扰消除均衡算法(SIC)三种方案,并研究了降低信道均衡算法运算复杂度的方法,通过仿真分析比较了几种信道均衡算法和传统的一阶频域均衡算法性能上的差异,并进行了外场试验。仿真和试验结果表明,ZF均衡算法、MMSE均衡算法和SIC均衡算法在时变水声信道条件下较传统的一阶频域均衡算法具有性能上的优势,且降低运算复杂度的方法可显著地降低几种时变信道均衡算法的运算复杂度。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水声通信技术的发展及现状

1.3 水声信道特性

1.4 正交频分复用技术及其特点

1.5 论文主要研究内容

第2章 TCM在水声OFDM系统中的应用

2.1 OFDM系统传输模型

2.2 网格编码调制原理

2.3 网格编码调制的维特比译码

2.4 计算机仿真

2.5 海试试验数据处理

2.6 本章小结

第3章 信道时变对水声OFDM系统的影响

3.1随机时变信道模型

3.2 多径衰落信道的统计模型

3.3 水声时变信道的仿真

3.4 水声时变信道对OFDM系统的影响

3.5 本章小结

第4章 OFDM系统中的时变信道均衡技术

4.1 OFDM系统中的时变信道均衡算法

4.2 降低信道均衡运算复杂度的方法

4.3 计算机仿真

4.4 湖试试验数据处理

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢