高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究

高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究作者：王明华学位授予单位：哈尔滨工程大学相似文献(10条)1.期刊论文王青春.戴荣涛正交频分复用(OFDM)在水声通信中的应用-科技经济市场2008,(8)本文介绍了正交频分复用(OFDH)技术的基本原理,介绍了水声通信的历史,水声通信的发展特点.讨论了OFDM系统在水声系统实现方法,分析了水声正交频分复用的调制和解调过程,并简要分析了OFDM水声通信系统的性能特点.2.期刊论文王明华.桑恩方.WANGMing-Hua.SANGEn-Fang正交频分复用在水声通信中频率同步的研究-应用声学2007,26(2)正交频分复用(OFDM)通信系统对频率偏移比较敏感,容易导致系统性能急剧下降.水声通信中存在着严重的多普勒频率偏移,限制了OFDM技术在水下的应用.本文仿真分析了频率偏移对OFDM系统的性能影响,提出了一种适用于水声通信的频率同步方法.本方法不仅可以对固定的频率偏移进行估计,也可以对连续变化的频率偏移进行估计.仿真表明,本方法具有较高的频偏估计精度和大的频偏估计范围.湖试结果也表明,采用这种方法可有效地进行频偏估计.3.学位论文王洪波正交频分复用在水声通信中的应用研究2006受限的信道带宽和信号多途传输造成的码间干扰一直是水声通信的主要障碍。正交频分复用(OFDM)具有良好的抗频率选择性衰落性能和充分的带宽利用率。本文以克服多途干扰、实现高可靠性的水声通信为出发点，研究了OFDM的关键技术，并通过仿真验证了这种通信技术的良好性能和可行性。最后论文介绍了在松花湖进行的通信试验。本文所作的工作主要有以下几个方面：1、对正交频分复用信号的正交性进行了讨论，给出了OFDM系统基于IFFT/FFT的实现原理。2、对信道估计算法进行了研究。介绍了块状导频和梳状导频方式的原理，并比较了两者的优缺点，进而选取了块状导频分布的插入方法，采用最小平方准则估计进行了仿真。从仿真结果可以看出，采用块状导频分布和LS准则可以得到很好的效果，但是随着频率偏移的增加，性能会逐渐变差。3、对降低OFDM信号峰均值功率比(PAR)进行了研究。分别利用限幅和PTS两种方法进行了系统仿真，分析两种方法对OFDM系统峰值平均功率比的降低情况，并提出了各自的不足。仿真可看出，尽管两种方法机理不同，但都能获得较好的降低PAR性能。4、利用MATLAB工具搭建OFDM仿真平台，对OFDM通信过程进行了仿真，验证了上述关键技术起到的作用。5、出于项目需要，在吉林松花湖进行了水声通信试验，低速率传输情况下，基于FSK的通信方案有一定的抗多途能力，达到了较好的实时通信效果，在5公里距离内可以达到10-2-10-5数量级的误码率。4.期刊论文朱彤.桑恩方.ZHUTong.SANGEn-fang基于正交频分复用的高速水声通信技术-哈尔滨工程大学学报2005,26(1)信号的多途传输引起的码间干扰是影响高速水声通信的主要障碍之一.为了克服码间干扰,设计了一种改进的基于正交频分复用(OFDM)技术的水声通信方法,直接将发射数据的实部调制到高载频进行传输,结构简单.湖试中,在7000m距离内,传输速率达到8.3KB/s,误码率10-2∶10-5.试验证明该方法可以有效降低码间干扰的影响,达到较高的传输速率和较低的误码率.5.期刊论文周锋.高金辉.孙宗鑫基于正交频分复用的水下转发器的设计-声学技术2010,29(3)为解决长距离高速水声数据传输问题,采用接力式水声数据转发传输是一个很好的解决方案.结合正交频分复用技术的特点设计实现了一个数字式的水下转发器系统.系统功耗低、结构简单,可以很好地解决水声通信中存在的多途干扰和窄带宽问题,实现高速、可靠的水下数据转发的目的.湖试中,在6000m的距离内,3kHz带宽下,转发速率为4.32kb/s,误码率低于10-3.湖试结果表明,基于正交频分复用的水下转发器可以达到较高的转发速率和较低的误码率.6.期刊论文马雯.黄建国.张群飞基于正交频分复用的高速水声通信技术研究-电声技术2004,(5)为满足高速水声通信的需要,在对正交频分复用(OFDM)技术的原理进行研究的基础之上,结合水声信道的特性,给出了进行二次频率调制(FM)的OFDM/FM实现方法,并通过仿真得到了该方法的性能.仿真结果表明,在多途扩展的信道条件下,基于OFDM/FM的水声通信系统仍可获得满意的性能.7.会议论文张战争.张效民.王文博基于正交频分复用的水声通信系统仿真2007为了克服由信号的多途传输引起的码间干扰,通过仿真探讨了MQAM-OFDM通信系统在15公里距离的多径衰落水声信道中系统可靠性、有效性及抗多径能力.仿真结果表明,它具有较强的抗多径干扰能力,适当选择不同的编码交织、调制方式可以实现系统的多速率有效传输,在现代水声通信中应具有很好的发展前景.8.学位论文朱彤基于正交频分复用的水声通信技术研究2004受限的信道带宽和由于信号多途传输造成的码间干扰一直是水声通信的主要障碍。正交频分复用(OFDM)具有良好的抗频率选择性衰落性能和充分的带宽利用率。本文以克服多途干扰、实现高可靠性的水声通信为出发点，研究了OFDM在水声通信中应用的有关问题，并通过仿真和试验验证了这种通信技术的良好性能和可行性。本文所作的工作主要有以下几个方面：　　1、提出了一种应用于水下通信的改进的OFDM系统实现方法，通过在所要传输的数据前后添加适当的零值的办法，经过IFFT变换就将信息直接调制到合适的频带上去，并且只需要将变换后结果的实部或者虚部进行发送即可。　　2、对降低OFDM信号峰均值功率比(PAR)进行了研究，提出了两种新算法：改进的PTS算法和分数指数压缩扩展算法。改进的PTS算法是在PTS算法基础上又利用了相同信息分布在不同子载波上时产生不同结果的随机性。分数指数压缩扩展算法采用了分数指数函数曲线进行压缩扩展。　　3、针对频率偏移对OFDM系统性能的影响进行了研究，并且提出了一种新的利用循环前缀抗频率偏移影响的方法，利用接收到信号的循环前缀推导出信号在一个符号周期内的相位偏移估计量，在以此对接收到的数据进行相位修正，从而降低频率偏移的影响。　　4、对水下扩频通信技术进行了研究，设计了几种基于OFDM的多载波水下扩频通信系统。在多载波扩频方法中，扩频码被调制到多个正交的子载波上进行并行传输，从而有效地降低了码间干扰的影响。　　5、设计、实现了一套基于专用语音处理芯片和DSP芯片的水下语音OFDM通信硬件系统。　　6、在吉林松花湖进行了水声通信试验，试验证明了这种基于OFDM的通信方案可以有效克服信号多途传输造成的影响，达到很好的通信效果。在湖试中，在7公里距离内可以到达10-2-10-5数量级的误码率，通信速率最高可以达到8.3kbits/s。9.会议论文王明华.桑恩方基于正交频分复用的深海水声通信技术研究信号的多途传输引起的码间干扰是影响高速水声通信的主要障碍之一,特别是深海信道.为了克服码间干扰,本文结合深海信道的多途特点设计了一种OFDM符号结构.仿真结果表明,采用这种OFDM符号结构可以很好的降低码间干扰的影响,达到较高的传输速率和较低的误码率.10.学位论文王新良基于OFDM的水声通信时频联合编码技术研究2009正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术有很高的频带利用率和数据传输率。水声信道中的可用带宽资源非常有限，因此，基于正交频分复用的高速水声通信技术得到了越来越多的研究和关注。扩频技术具有良好的抑制干扰能力，同时又被广泛应用于多用户水下通信组网中。本文期望结合OFDM技术和扩频技术，建立一种时频联合编码水声通信系统模型，在抑制信道内有色干扰的同时，针对点对点之间的通信进一步提高系统的数据传输率。本论文的研究工作主要包括以下三个部分：1．系统分析了当信道内存在有色干扰时，对OFDM水声通信系统的影响。理论分析和仿真结果表明，信道内有色干扰会导致OFDM子载波频谱估计偏差，增加了系统的误码率。2．结合OFDM技术和扩频技术，建立了一种时频联合编码水声通信系统模型(TimeandFrequencyOFDM，TF-OFDM)，给出了TF-OFDM模型的信号检测和解码方法。3．对TT-OFDM系统的数据传输率，抑制有色干扰和多径效应的性能进行了理论分析和仿真验证。同OFDM系统相比，结果表明：①当信噪比较高时，TF-OFDM系统能有效抑制信道内的有色干扰，减小系统误码率。信噪比较低时，误码率与OFDM系统相差不大。②TF-OFDM系统提高了数据传输率，在符号持续时间一定时，系统所采用的Gold码阶数越高，数据传输率也就越高。③TF-OFDM系统能较好地抑制多径干扰，减小了系统误码率。④TF-OFDM模型在检测与解码时，对系统信噪比有一定的要求(在本文仿真条件下，需要信噪比大于3dB)。由于需要多次解扩，增加了系统的复杂度，加大了计算量，这是TF-OFDM系统付出的代价。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：e18c994a-b2d6-4073-b6ad-9e1e00a5ac88下载时间：2010年10月29日