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水声通信中的信道均衡技术研究

作　者: 吴金秋
导　师: 乔钢
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: OFDM 单载波频域均衡空间分集信道估计与均衡
分类号: U666.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水声信道通常是被认为是非平稳的,其特点是具有严重的多途、多普勒效应及时变、空变性。这就给水声通信带来了很大的困难,传统的时域均衡技术,无论是在单载波通信,还是正交频分复用系统都存在均衡困难。现代水声通信正在向高速率,大容量,高可靠性的方向发展,由于水声信道的特殊性,要保证较高的通信速率和较低的误码率,就需要高效可靠地通信系统。空间分集技术,能有效抑制水声信道的衰变和多途,降低通信系统误码率,可以在较为恶劣的条件下实现高速可靠的水声通信,是未来水声通信的发展方向之一。本文以抑制水声信道多径传播效应为出发点,论文工作主要有以下几方面：1、在研究OFDM水声通信系统原理基础上,详细研究了OFDM均衡技术中的信道估计算法,包括最小平方(LS)信道估计算法和最小均方误差(MMSE)信道估计算法。利用MATLAB仿真验证了算法性能。2、在研究单载波频域均衡系统原理的基础上,详细研究了单载波频域均衡系统特殊字UW的产生方法及基于UW的信道估计算法,包括迫零均衡(ZF)准则和最小均方误差(MMSE)准则,研究了改进的信道估计与均衡算法,利用MATLAB仿真验证了改进算法性能。3、研究了空间分集技术的三种合并方式：最大比合并,等增益合并和选择式合并,在此基础上,详细研究了OFDM和单载波频域均衡系统与空间分集技术的结合。利用MATLAB仿真验证了该方法的可行性。4、进行水池实验,验证了OFDM信道估计算法、单载波频域均衡信道估计与均衡算法及OFDM和单载波频域均衡系统与空间分集技术结合的可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-12
  1.1 论文研究背景及意义  9
  1.2 水声通信的发展历史及研究现状  9-11
  1.3 论文的主要工作  11-12
第2章多载波基本原理及均衡算法  12-20
  2.1 OFDM基本原理  12-14
    2.1.1 OFDM系统的基本模型  12
    2.1.2 OFDM的表示形式  12-14
  2.2 OFDM水声信道估计与均衡技术  14-17
    2.2.1 信道估计  14-15
    2.2.2 信道估计算法  15-16
    2.2.3 信道均衡  16-17
  2.3 仿真结果分析  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章单载波频域均衡系统原理及算法  20-30
  3.1 单载波频域均衡系统  20-23
    3.1.1 SC-FDE系统的基本原理  20-21
    3.1.2 SC-FDE系统的负载帧格式  21-23
  3.2 单载波频域系统基于UW的信道估计与均衡  23-27
    3.2.1 独特字UW的产生方法  23-24
    3.2.2 基于UW的信道估计算法  24-25
    3.2.3 单载波频域均衡算法  25-27
  3.3 仿真结果及分析  27-29
    3.3.1 信道估计算法仿真  27-28
    3.3.2 信道均衡算法仿真  28-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章高速水声通信的空间分集技术  30-40
  4.1 分集信号的合并技术  30-32
    4.1.1 最大比合并  30-31
    4.1.2 等增益合并  31
    4.1.3 选择式合并  31-32
  4.2 OFDM空间分集技术  32-36
    4.2.1 概述  32
    4.2.2 计算机仿真结果分析  32-36
  4.3 单载波频域均衡空间分集技术  36-39
    4.3.1 概述  36
    4.3.2 计算机仿真结果分析  36-39
  4.4 本章小结  39-40
第5章水池实验及数据分析  40-51
  5.1 试验环境  40-41
  5.2 OFDM水池试验数据分析  41-42
  5.3 SC-FDE水池试验数据分析  42-44
  5.4 空间分集技术水池试验结果  44-50
    5.4.1 OFDM水池试验数据分析  44-48
    5.4.2 SC-FDE水池试验数据分析  48-50
  5.5 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-57
致谢  57

水声通信中的信道均衡技术研究

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