基于ofdm水声通信技术的研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchofunderwateracousticcommunicationtechnologyBasedonOFDMCandidate：XueQiongMajor：Communication&InformationSystemSupervisor：Prof.HuangBenxiongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P

2、.R.ChinaMay,2008独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，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。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数

3、据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要海洋水声信道是一种极其复杂多变的时－空－频变参信道，其信道窄、强多途干扰、受限的信道带宽和信号多途传输造成的码间串扰(ISI)一直是水下信息可靠高速传输的主要障碍，因此如何在水声信道中高速率准确地传输数据，就成为世界性地热门课题。传统地串行通信为了保证数据地可靠传输，必须实时地进行自适应地信道均衡。由于水声信道的非平稳和频率选择性快衰落特

4、性，对其进行实时地信道均衡，基本上是不可能实现的，而采用并行传输方式为数据的高速传输提供较为可靠的保证。正交频分复用(OFDM)是近年来数字通信中流行的一种并行传输新技术，其核心思想是将整个可用频带分割成多个正交子信道，将待传输的高速串行码流并行的调制在这些子信道载波上。OFDM技术具有抗多径、频带利用充分、传输数据率高地优点，所以在不使用复杂地信道均衡技术的条件下仍然可以较好地克服接收时由多径效应带来地ISI。在水声通信中具有重要地发展前景。但是，OFDM对载波频偏非常敏感，很小地载波频偏都会严重影响OFDM系统性能。本论文以实现高可靠性的水声通信为出发点，研究了

5、浅海水声信道的特性，对由于多径效应产生的时延扩展以及符号间干扰进行了分析，说明了克服多径效应的可能措施以及应该注意的问题，并给出了浅海水声信道模型；其次讨论了水声信道上的OFDM系统的设计方法，介绍了OFDM技术的基本原理，对调制技术，循环前缀等技术进行了全面分析，并给出了较为完整的水声信道的OFDM系统设计方案；随后深入研究了水声信道上OFDM系统中基于导频辅助的信道估计算法。分析讨论了基于不同导频结构的现有算法，包括导频处子信道最小二乘(LS)估计和线性最小均方误差(LMMSE)估计、基于梳状导频的插值滤波算法、基于块状导频的LS频域估计以及基于二维散布导频的维

6、纳滤波算法，通过仿真分析了各种算法在水声信道OFDM系统中的性能和优缺点。关键词：水声通信；正交频分复用；多径；多普勒频移；信道估计；导频模式I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheunderwateracousticchannelisverycomplexwherecochannelinterference,Dopplerfrequencyoffsets,narrowbandwidthandtimeandfrequencyselectivedeepfadesobstructsthedevelopmentofhighspeedandfidelityunder

7、waterdatatransmissions.Thusprojectsofhighspeedandfidelityunderwaterbecomeahotspotinthefieldsofworldacademiccircles.Theconventionalserialcommunicationmustuseadaptiveequalizertocombatthemultipathinreal-time.Sincetheunderwaterchannelisnonstationaryandthefadesthatitisfrequency-selective,