高速水声通信中OFDM的编码、调制技术与应用研究

摘要

水声通信是发展迅速的研究领域。曾经只应用于军事领域的水声通信，目前已扩展到商用领域，像离岸石油工业的远程控制，环境系统的污染监控，种种语音通讯等，人们对于水下无线通信的需求越来越多了。 由于水声信道的时变空变性和多途传播，因此水声信号的衰落很严重。为了在带宽十分有限的水下声信道中实现高速通信，使用带宽利用率高的正交频分复用技术(OFDM)，并采用OFDM系统子载波高效调制和信道编码技术相结合，来提高系统的传输速率和可靠性。 本文的主要内容是高速水声OFDM通信编码、调制等关键技术的研究，所做的工作包括如下几方面： 1．水声信道特性的简要分析，主要分析了水声信道的物理特性对水下通信的影响； 2．针对高速可靠水声通信的需求，研究OFDM系统子载波的调制技术，从而寻求一种频谱利用率高、系统容量大，抗干扰能力强和功率效率也高的调制技术； 3．进行了水声OFDM系统中信道编码技术研究，包括RS码、卷积码、TURBO码、网格编码调制、级联码以及交织技术等，分析研究它们在水声通信中的性能； 4．进行了水池试验研究，重点是不同编码及调制技术在水声通信中的性能研究，试验中不加信道编码误码率一般达10-2，加信道编码后性能明显改善，可提高几个数量级； 5．完成两种典型信道编码技术RS码和卷积码的DSP实时实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文的背景和意义

1.2水声信道的物理特性

1.3水声通信的发展历程和研究现状

1.4正交频分复用技术在水声通信中的应用和发展

1.5高速水声通信需要研究的内容

1.6本文主要研究内容

第2章正交频分复用技术概述

2.1 OFDM系统的调制与解调

2.2保护间隔与循环前缀

2.3基于OFDM的水声通信系统

2.3.1水声OFDM系统一些重要参数的选择

2.3.2基于IFFT/FFT水声OFDM系统的实现

2.3.3 OFDM的子载波调制

2.3.4 OFDM系统中的信道编码

2.4 OFDM在水声通信中的优缺点

2.5本章小结

第3章水声OFDM系统子载波调制解调技术

3.1相移键控调制技术

3.2正交振幅调制技术

3.3相移键控和正交振幅调制的比较

3.4幅度-相移键控(APSK)调制技术

3.5计算机仿真研究

3.6本章小结

第4章水声OFDM系统中信道编码研究

4.1纠错编码基础

4.1.1纠错编码的分类

4.1.2纠错编码的一些基本概念

4.1.3纠错编码的发展

4.2 Reed-Solomon码

4.3卷积码

4.4 Turbo码

4.4.1 Turbo码编码器结构

4.4.2 Turbo码译码器结构

4.4.3 Turbo码译码算法

4.5交织技术和级联编码

4.5.1交织技术

4.5.2级联编码

4.6编码调制

4.7计算机仿真

4.8本章小结

第5章水声通信试验

5.1试验数据处理结果

5.2本章小结

第6章RS码和卷积码的DSP实时实现

6.1 TMS320DM642简介

6.1.1 TMS320DM642的特点

6.1.2 TFMS320DM642的内核结构

6.2 RS码的DSP实时实现

6.2.1 RS码编码的设计

6.2.2 RS码译码的设计

6.3卷积码的DSP实时实现

6.3.1卷积码编码的设计

6.3.2卷积码译码的设计

6.4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

附录