高速水声通信中OFDM的编码、调制技术与应用研究

高速水声通信中OFDM的编码、调制技术与应用研究

论文摘要

水声通信是发展迅速的研究领域。曾经只应用于军事领域的水声通信,目前已扩展到商用领域,像离岸石油工业的远程控制,环境系统的污染监控,种种语音通讯等,人们对于水下无线通信的需求越来越多了。由于水声信道的时变空变性和多途传播,因此水声信号的衰落很严重。为了在带宽十分有限的水下声信道中实现高速通信,使用带宽利用率高的正交频分复用技术(OFDM),并采用OFDM系统子载波高效调制和信道编码技术相结合,来提高系统的传输速率和可靠性。本文的主要内容是高速水声OFDM通信编码、调制等关键技术的研究,所做的工作包括如下几方面:1.水声信道特性的简要分析,主要分析了水声信道的物理特性对水下通信的影响;2.针对高速可靠水声通信的需求,研究OFDM系统子载波的调制技术,从而寻求一种频谱利用率高、系统容量大,抗干扰能力强和功率效率也高的调制技术;3.进行了水声OFDM系统中信道编码技术研究,包括RS码、卷积码、TURBO码、网格编码调制、级联码以及交织技术等,分析研究它们在水声通信中的性能;4.进行了水池试验研究,重点是不同编码及调制技术在水声通信中的性能研究,试验中不加信道编码误码率一般达10-2,加信道编码后性能明显改善,可提高几个数量级;5.完成两种典型信道编码技术RS码和卷积码的DSP实时实现。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文的背景和意义
  • 1.2 水声信道的物理特性
  • 1.3 水声通信的发展历程和研究现状
  • 1.4 正交频分复用技术在水声通信中的应用和发展
  • 1.5 高速水声通信需要研究的内容
  • 1.6 本文主要研究内容
  • 第2章 正交频分复用技术概述
  • 2.1 OFDM系统的调制与解调
  • 2.2 保护间隔与循环前缀
  • 2.3 基于OFDM的水声通信系统
  • 2.3.1 水声OFDM系统一些重要参数的选择
  • 2.3.2 基于IFFT/FFT水声OFDM系统的实现
  • 2.3.3 OFDM的子载波调制
  • 2.3.4 OFDM系统中的信道编码
  • 2.4 OFDM在水声通信中的优缺点
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 水声OFDM系统子载波调制解调技术
  • 3.1 相移键控调制技术
  • 3.2 正交振幅调制技术
  • 3.3 相移键控和正交振幅调制的比较
  • 3.4 幅度-相移键控(APSK)调制技术
  • 3.5 计算机仿真研究
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 水声OFDM系统中信道编码研究
  • 4.1 纠错编码基础
  • 4.1.1 纠错编码的分类
  • 4.1.2 纠错编码的一些基本概念
  • 4.1.3 纠错编码的发展
  • 4.2 Reed-Solomon码
  • 4.3 卷积码
  • 4.4 Turbo码
  • 4.4.1 Turbo码编码器结构
  • 4.4.2 Turbo码译码器结构
  • 4.4.3 Turbo码译码算法
  • 4.5 交织技术和级联编码
  • 4.5.1 交织技术
  • 4.5.2 级联编码
  • 4.6 编码调制
  • 4.7 计算机仿真
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 水声通信试验
  • 5.1 试验数据处理结果
  • 5.2 本章小结
  • 第6章 RS码和卷积码的DSP实时实现
  • 6.1 TMS320DM642简介
  • 6.1.1 TMS320DM642的特点
  • 6.1.2 TMS320DM642的内核结构
  • 6.2 RS码的DSP实时实现
  • 6.2.1 RS码编码的设计
  • 6.2.2 RS码译码的设计
  • 6.3 卷积码的DSP实时实现
  • 6.3.1 卷积码编码的设计
  • 6.3.2 卷积码译码的设计
  • 6.4 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
  • 附录
  • 相关论文文献

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