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基于OFDM的水声通信时频联合编码技术研究

作　者: 王新良
导　师: 宋志杰
学　校: 中国海洋大学
专　业: 声学
关键词: 水声通信 正交频分复用 扩频 时频联合编码
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 17次
引　用: 1次
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内容摘要


正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 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(Time and Frequency OFDM, TF-OFDM),给出了TF-OFDM模型的信号检测和解码方法。3.对TF-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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-16
  1.1 论文的研究背景和意义  8
  1.2 国内外水声通信的发展和研究现状  8-9
  1.3 OFDM技术及其在水声通信中发展和研究现状  9-11
  1.4 OFDM技术在水下扩频通信中的应用  11-14
  1.5 论文的主要工作  14-16
2 正交频分复用技术的基本原理  16-28
  2.1 OFDM的基本原理  16-17
  2.2 OFDM子载波正交性分析  17-18
  2.3 保护间隔  18-22
  2.4 OFDM水声通信的技术优势和缺点分析  22-27
    2.4.1 OFDM水声通信的技术优势  22-23
    2.4.2 OFDM水声通信的局限性  23-24
    2.4.3 窄带干扰对OFDM水声通信系统的影响  24-27
  2.5 基于IFFT/FFT的OFDM通信系统设计  27
  2.6 小结  27-28
3 基于 OFDM的水声扩频通信技术  28-52
  3.1 扩频通信技术简介  28-29
  3.2 扩频伪随机序列  29-35
    3.2.1 m序列  30-32
    3.2.2 Gold码  32-35
      3.2.2.1 m序列优选对  32-33
      3.2.2.2 Gold序列的产生  33
      3.2.2.3 Gold序列的相关特性分析  33-35
  3.3 直接序列扩频方式  35-39
    3.3.1 直接序列扩频简介  35-36
    3.3.2 直接序列扩频系统抗干扰性能分析  36-39
  3.4 TF-OFDM系统模型建立  39-44
    3.4.1 基本思想  39-40
    3.4.2 信息系统的建立  40-41
    3.4.3 TF-OFDM的发射流程  41-42
    3.4.4 信号检测与解码  42-44
  3.5 TF-OFDM水声通信系统性能分析  44-50
    3.5.1 数据率分析  44-46
    3.5.2 抑制有色干扰性能分析  46-47
    3.5.3 多途环境下的性能分析  47-50
  3.6 小结  50-52
4 TF-OFDM水声通信系统仿真  52-62
  4.1 信道模型和调制方式  52-55
    4.1.1 信道模型  53-54
    4.1.2 调制方式  54-55
  4.2 信号的检测与解码  55-57
  4.3 TF-OFDM系统抑制干扰性能仿真  57-59
  4.4 TF-OFDM系统抗多途性能仿真  59-61
  4.5 小结  61-62
5 结论与进一步工作展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 进一步的工作展望  63-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
个人简历  69
硕士期间发表文章  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 水下通信（声纳通信）
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