均衡器在水声通信系统中的应用研究

均衡器在水声通信系统中的应用研究

论文摘要

在移动无线通信中,由于能够提供高速率和高质量的通信服务,正交频分复用技术成为当前国际上的研究热点。正交频分复用技术因其具有频带利用率高和抗多径等优点,近年来在无线音频广播、无线视频广播、无线局域网、水声通信中得到了广泛的应用。由于水声信道是一个极其复杂的时-空-频变参随机信道,可用频带窄、传输损耗大,还广泛存在着多径效应,因此OFDM水声通信系统中的频域均衡问题是其技术难点之一。本文试图在前人工作的基础上,对这一问题做一些研究与探讨。本文首先介绍了水声信道特性,其次介绍了自适应均衡技术,包括均衡器的类型、结构和算法,接着进一步介绍了OFDM通信系统中的均衡,时域均衡和频域均衡,文中分别介绍了频域均衡中的两种导频结构,块状导频和梳状导频;两种信道估计算法包括最小平方(Least Square LS)法,最小均方误差(Maximum MinimumSquare Error MMSE法;四种插值算法包括线性插值法等。本文还对基于两种导频间隔,两种信道估计算法最小平方(Least Square LS)法,最小均方误差(Maximum Minimum Square Error MMSE)法,四种插值算法线性插值法等的OFDM水声通信系统频域均衡进行了Matlab仿真;采用实验室自行研制的水声通信系统硬件平台,进行了实验室水池试验和海洋试验,两次试验结果表明:在导频间隔方面,采用导频间隔为4时系统误码率低于导频间隔为5时系统误码率;在信道估计方法方面,LS信道估计与MMSE信道估计对于系统误码率的影响相差很小;在插值算法方面,样条插值法等较复杂算法适用于信噪比较高的水池试验,而线性插值法等较简单的算法则适用于信噪比较低的海洋试验。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 水声通信的发展及现状
  • 1.3 均衡器在水声通信中及 OFDM系统中的研究与应用状况
  • 1.4 本论文主要内容
  • 第二章 水声信道特性
  • 2.1 海洋环境噪声
  • 2.2 声波在海水中的传输损耗
  • 2.3 浅海水声信道的多径特性
  • 2.4 浅海水声信道的多普勒频移
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 自适应均衡技术
  • 3.1 线性均衡器
  • 3.1.1 M阶格型均衡器
  • 3.1.2 梯度格型均衡器
  • 3.2 非线性均衡器
  • 3.2.1 判决反馈均衡器
  • 3.2.2 概率检测均衡器
  • 3.3 自适应均衡算法
  • 3.3.1 最小均方(LMS)算法
  • 3.3.2 递归最小二乘(RLS)算法
  • 3.3.3 格型递归算法
  • 3.4 盲均衡算法
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 OFDM系统的均衡技术
  • 4.1 OFDM系统
  • 4.1.1 OFDM系统的介绍
  • 4.1.2 OFDM系统均衡的必要性
  • 4.2 OFDM系统的时域均衡技术
  • 4.3 OFDM系统的频域均衡技术
  • 4.3.1 频域均衡结构
  • 4.3.2 信道估计
  • 4.3.3 信道补偿
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 OFDM水声通信系统频域均衡仿真
  • 5.1 OFDM水声通信系统频域均衡仿真
  • 5.2 OFDM水声通信系统仿真结果
  • 5.2.1 LS和 MMSE估计算法比较仿真
  • 5.2.2 不同导频频域间隔的比较仿真
  • 5.2.3 各种插值算法的比较仿真
  • 5.3 本章小结
  • 第六章 OFDM水声通信系统频域均衡实验
  • 6.1 OFDM水声通信系统频域均衡简介
  • 6.2 实验室水池试验
  • 6.3 海洋试验
  • 6.4 本章小结
  • 第七章 总结和展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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