OFDM水声通信系统中同步技术研究

OFDM水声通信系统中同步技术研究

论文摘要

正交频分复用(OFDM)技术具有抗选择性衰落、频谱利用率高和抗窄带干扰等优点,成为近几年水声通信中研究的热点之一。但是OFDM系统对时间和频率同步非常敏感,特别是频率同步。同时,水下通信中使用的是低频宽带信号,多普勒效应对水下通信系统的影响非常严重。因此准确的时间、频率同步和优良的多普勒估计、补偿技术是基于OFDM的水声通信系统正常工作的前提。本文的主要内容如下:研究了两种数据帧到来时刻检测的方法:LFM脉冲相关检测和基于滑动窗口的能量检测法。符号定时同步和频率同步是OFDM系统的主要技术,文中分析了一些经典的数据辅助算法和盲算法,同时给出一种利用导频进行符号定时细同步算法,并改进了一种频率同步算法。针对OFDM的水下通信系统,文中设计了一种利用OFDM符号自身结构进行多普勒频移估计的方法,并且尝试使用频域插值法对OFDM水声通信系统中的多普勒频移进行补偿。最后,通过水池试验来验证数据帧检测算法、符号定时同步算法、频率估计算法在水声信道中的性能。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 无线信道及水声信道的特点
  • 1.3 水声通信的发展和研究现状
  • 1.4 多载波技术在水下通信中的应用概述
  • 1.5 本文的主要工作
  • 第2章 OFDM的基本原理
  • 2.1 OFDM技术的基本原理
  • 2.2 OFDM系统的IDFT/DFT实现
  • 2.3 OFDM系统的发射/接收实现
  • 2.4 OFDM系统的特点及在水下通信中的优势
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 OFDM系统同步技术
  • 3.1 水下通信系统中数据帧的检测
  • 3.1.1 LFM脉冲在OFDM系统中的应用
  • 3.1.2 基于滑动窗口的能量检测法
  • 3.2 OFDM系统符号同步
  • 3.2.1 OFDM系统符号失同步模型
  • 3.2.2 Schmidl符号定时同步方法
  • 3.2.3 盲的符号定时算法
  • 3.2.4 OFDM符号定时同步细估计
  • 3.3 OFDM系统频率同步
  • 3.3.1 OFDM系统频偏模型
  • 3.3.2 基于训练符号的OFDM系统频偏估计方法
  • 3.3.3 盲的OFDM系统频偏估计算法
  • 3.3.4 基于PN序列的整数倍频偏估计
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 OFDM水声通信系统中多普勒估计与补偿
  • 4.1 通信系统中的多普勒效应
  • 4.2 水下通信系统中的多普勒估计
  • 4.2.1 模糊度函数方法
  • 4.2.2 块多普勒估计
  • 4.2.3 基于OFDM的水声通信中多普勒频移估计
  • 4.3 OFDM水声通信系统中的多普勒补偿
  • 4.3.1 多普勒频移补偿方法一
  • 4.3.2 多普勒频移补偿方法二
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 水声通信试验
  • 5.1 试验系统的构成
  • 5.2 试验数据的处理和分析
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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