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OFDM水声通信中载波间干扰抑制技术研究

作　者: 宋岩
导　师: 郭丽华
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 正交频分复用 水声通信 载波间干扰 载波频移 多普勒频展
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


正交频分复用(OFDM)技术在水声通信中的应用是近年来水声技术领域研究的热点之一,虽然抗多径信道频率选择性衰落是OFDM技术最突出的一个优点,但由于水下声信道的复杂多变,且信道的任何时变特性都会影响OFDM水声通信系统性能的稳定性,从而引发符号间干扰和载波间干扰。其中,符号间干扰可通过增加循环前缀的长度来消除,然而对于载波间干扰由于其成因比较复杂,其对系统性能带来的影响也比较严重,所以本文将OFDM水声通信中载波间干扰抑制技术作为研究重点。本文根据水声信道的特点,对OFDM技术在水声通信中的应用进行简要介绍,着重对OFDM水声通信中载波间干扰的产生原因以及对系统性能的影响进行了分析研究,将载波间干扰抑制技术划分为三个主要方向,并分别选用了行之有效的方法。文中详细介绍了：扩展卡尔曼滤波法(Extended Kalman Filter)、最大似然估计法(Maximum Likelihood Estimation)、时域加窗法(Time-domain Windowing)、干扰自消除法(Self-Cancellation),通过理论推导分析各种方法的优缺点,并利用MATLAB仿真来验证各种方法的性能。最后提出实现复杂度相对较低的基于ASIZ-VS的ICI抑制方案,该方案实现方法与干扰自消除法相似,所不同的是其在多普勒频展补偿方面表现较为突出,即该算法降低了前面四种算法的实现复杂度,对系统硬件的要求不高,同时不仅能抑制载波频移带来的载波间干扰,也能减小由多普勒频展所引起的载波间干扰,因此ASIZ-VS方案更加适合在OFDM水声通信中应用。为了进一步验证算法的可行性,文中所提到的多种算法都在哈尔滨工程大学水声工程学院水池进行了试验,通过观察试验结果数据,比较分析各种算法的优缺点。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 水声通信发展现状  10-11
  1.3 水声信道的特性  11-13
  1.4 OFDM水声通信需要载波间干扰抑制技术  13-14
  1.5 论文主要研究内容  14-15
第2章 OFDM水声通信系统概述  15-21
  2.1 OFDM通信系统基本原理  15-18
    2.1.1 OFDM系统基本模型  15-17
    2.1.2 OFDM通信系统实现原理  17
    2.1.3 OFDM通信系统的优缺点  17-18
  2.2 OFDM水声通信系统参数选择  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章 OFDM水声通信中ICI分析  21-32
  3.1 ICI理论分析  21-22
  3.2 OFDM水声通信中ICI产生的原因  22-28
    3.2.1 同步问题  23-25
    3.2.2 循环前缀不足  25-26
    3.2.3 多普勒频展  26-28
  3.3 ICI对OFDM水声通信的影响  28-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章 OFDM水声通信中ICI抑制方法  32-56
  4.1 频偏估计与补偿方案  32-39
    4.1.1 扩展卡尔曼滤波法  32-37
      4.1.1.1 基本原理  33-35
      4.1.1.2 性能仿真  35-37
    4.1.2 最大似然估计法  37-39
      4.1.2.1 基本原理  37-38
      4.1.2.2 性能仿真  38-39
  4.2 时域脉冲成形方案  39-43
    4.2.1 基本原理  40-41
    4.2.2 性能仿真  41-43
  4.3 干扰自消除方案  43-49
    4.3.1 相邻数据取反的自消除方法  44-46
    4.3.2 相邻数据取共轭的自消除方法  46
    4.3.3 性能仿真  46-49
  4.4 基于ASIZ-VS的ICI抑制方案  49-54
    4.4.1 基本原理  49-51
    4.4.2 性能仿真  51-54
  4.5 本章小结  54-56
第5章 水池试验  56-61
  5.1 试验环境  56-57
  5.2 试验结果  57-60
  5.3 本章小结  60-61
结论  61-62
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  62-63
参考文献  63-67
致谢  67-68
附录  68

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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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