时反OFDM水声通信方法及实验研究

摘要

水声通信也是一个快速发展的科研领域。它的工程应用不仅局限于军事,而且也在向商业领域延伸,包括海洋数据采集、海洋资源开发,海洋环境监测等方面。由于海洋信道带宽受限,严重的时延多径和信道起伏,严重阻碍传统的单载波通信进行高速通信。
　　 正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)通信,相比于传统的单载波通信,具有频谱利用率高,抗多径能力强,通信速率高,硬件实现简单等特点.但是在信道时延扩展超长的水声信道中,由于保护间隔必须大于多径时延,因此OFDM的传输效率显著降低。时反处理(time reversal processing,TRP)具有空时聚焦特性,可以利用多径提高接收信噪比。本文将时反处理和OFDM联合进行水声通信研究。
　　 本文首先基于简正模声传播模型阐述了时间反转处理的原理,并用数值仿真和实验数据验证其时反聚焦性能。其次在分析OFDM水声通信性能的基础上,进行多普勒估计和补偿研究,进一步用导频方法进行信道参数估计。将时反处理作为均衡器用于OFDM水声通信,在降低误码率的同时实现高速水声通信。实验室波导实验和千岛湖湖上实验结果验证TR-OFDM水声通信的优越性。