基于OFDM的浅海高速水声通信关键技术研究.pdf

哈尔滨工程大学
博士学位论文
基于OFDM的浅海高速水声通信关键技术研究
姓名:徐小卡
申请学位级别:博士
专业:信号与信息处理
指导教师:桑恩方
20090401
摘要传统的单载波相干水声通信采用自适应判决反馈均衡的结构和相位跟踪的方法,随着通信速率的提高,符号持续时间变短,信道的时延扩展导致均衡器的复杂度升高,阻碍了其在高速水声通信中的进一步应用。正交频分复用技术是首先在无线电视频广播和通信中发展起来的新技术。由于其具有频谱利用率高、抗多径和脉冲噪声能力强、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及简单的实现方法,使其成为近年来高速水声通信中的研究重点和热点之一。高速水声通信面临最困难的问题就是有限的带宽、强多途和信道结构的快速时变,再加上海洋环境的高噪声背景,使水声信道成为迄今为止最困难的无线通信信道。正因为如此,高速高可靠性的水声通信,尤其是浅海水声通信成为世界性的难题。本论文主要针对浅海水声通信中的关键技术与应用进行了研究,所做的工作主要有:嗦隣技术研究。研究了氲脑谒鵒系统中的应用,并与目前普遍使用的卷积码和码进行了性能比较,最后对近年来因芯慷匦氯鲜兜叫阅苡旁降牡兔芏绕媾夹Q槁码进行了初步探讨,并通过仿真、信道水池和湖上试验进行了验证。甇贫ㄐ畔低持卸嗥绽展兰朴氩钩ァI杓屏肆街只谘环前缀甇系统的多普勒估计与补偿算法,分别是基于块多普勒估计和基于单频信号测频的方法,并且在国内首次进行了较为规范的基于的移动水声通信的外场试验,试验验证了所设计的两种算法的有效性,并且分析了两种算法各自的优缺点及未来的发展。治霰冉狭瞬煌掷嗟男诺拦兰朴氩钩ゼ际醪⒅赋鋈绾窝≡裥诺拦兰与补偿算法。针对基于辅助导频的信道估计的导频结构、导频位置信道估计和内插滤波器结合水声信道进行了仿真比较,并对不同导频间隔进行了性能分析。针对的不同保护间隔狾琙甇进行了性能比较,并结合运算量给出了选择保护间隔的依据。结合浅海水声信基于的浅海高速水声通信关键技术研究
分集合并方式——最大比合并、等增益合并和选择性合并,并结合具道的稀疏特性,提出了一种基于妥钚《嘟岷系男诺拦兰朴补偿技术,并且通过仿真和试验验证了改进的算法性能。甇ㄐ胖械目占浞旨际酢7治隽朔旨际醯种基本的体技术分别分析了不同分集技术在系统中的应用和运算量比较,最后对前畲蟊群喜瓺⒑驞最大比合并瓺后仍鲆婧喜.、后≡。通过运算量、仿真结果和试验结果进行比较,给出了空间分集算法的选择依据。关键词:正交频分复用;编码;信道估计;多普勒频移;空间分集哈尔滨工程大学博十学位论文
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导师┳:砌作者┳:纠纷叫年/月侈日β考鹪隆曷奕铡哈尔滨工程大学学位论文原创性声明作者┳:街卅,:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据解密后晒豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担,日期:攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文谠谑谟柩缓蠹纯口在授予学位个月后口、
第滦髀引言应该是一种高速率、低功耗、高可靠性的实时传输方式【。如稀疏均衡等瞧涓吒丛佣热匀皇翘岣咚俾实闹饕U习緌。与此同时,水声通信是一个快速发展的科研领域,它的工程应用以往仅限于军事方面,以解决水雷遥控、潜艇之间、母舰与潜艇或其它水下无人作战平台传输获取战场信息的问题,如图像、战场态势、情报信息等。随着社会的发展,水声通信技术也在向商业和民用领域延伸,一些行业如海上石油工业的遥控、海洋环境的监测、海底平台上科研数据的获取、潜水员之间的通话、海底地形地貌的测绘以及开发海洋新能源都需要水下无线通信。随着人们对海洋探索的不断深入,无论是军事还是民用领域,利用水声通信系统传送信息的需求大为增加,传统的低速率通信方式已经难以满足人们的需要,取而代之的在水声通信研究初期,研究热点集