發(fā)布時(shí)間：2018-10-05 14:48

【摘要】：多徑哀落、頻帶有限和共信道干擾是影響寬帶水聲通信性能和容量的主要因素。OFDM技術(shù)具有較高的頻譜利用率和良好的抗多徑干擾能力,被廣泛地用于解決寬帶水聲通信中頻帶有限和多徑哀落對(duì)系統(tǒng)性能影響的問(wèn)題。波束形成技術(shù)被認(rèn)為是解決共信道干擾的重要途徑,其主要功能是使接收系統(tǒng)形成空間指向性,進(jìn)行空域?yàn)V波,抑制干擾或噪聲,提高接收端信噪比,增加系統(tǒng)容量。將波束形成技術(shù)應(yīng)用于OFDM水聲通信中,在不需要額外的發(fā)射功率或頻帶的條件下,可以進(jìn)一步增加OFDM水聲通信系統(tǒng)的信道容量,提高系統(tǒng)通信距離。波束形成算法決定了波束形成器的性能。MVDR波束形成算法在干擾抑制和方位分辨力方面都具有明顯優(yōu)勢(shì),然而,MVDR是一種窄帶信號(hào)處理方法,對(duì)于OFDM水聲通信系統(tǒng)中的已調(diào)寬帶信號(hào)并不適用,因此需要將窄帶MVDR算法擴(kuò)展到寬帶,基于此本文重點(diǎn)研究了適用于OFDM水聲通信的寬帶MVDR波束形成算法,包括寬帶非相干MVDR算法和STMV算法,在此基礎(chǔ)上提出一種CBF和STMV級(jí)聯(lián)式的改進(jìn)算法,解決了STMV算法感興趣方位波束譜背景變高的問(wèn)題,并有效地降低了STMV算法的運(yùn)算量,改進(jìn)算法綜合了CBF和STMV算法優(yōu)點(diǎn),具有算法穩(wěn)健、分辨力高和抗干擾性能強(qiáng)等特點(diǎn)。在寬帶MVDR波束形成算法研究的基礎(chǔ)上,本文提出并設(shè)計(jì)了基于CBF、STMV以及改進(jìn)STMV算法的OFDM水聲通信系統(tǒng),仿真結(jié)果表明采用波束形成技術(shù)的OFDM系統(tǒng)較傳統(tǒng)的單水聽器OFDM系統(tǒng)的通信性能得到了大幅提升,驗(yàn)證了波束形成技術(shù)在OFDM水聲通信中應(yīng)用的可行性和有效性,為進(jìn)一步提高OFDM水聲通信系統(tǒng)信道容量,改善通信性能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、高速水聲通信探尋了新的技術(shù)途徑。
[Abstract]:Multi-path fading, limited frequency band and co-channel interference are the main factors affecting the performance and capacity of broadband underwater acoustic communication. OFDM technology has high spectral efficiency and good anti-multipath interference capability. It is widely used to solve the problem of the influence of limited frequency band and multi-path lull on the system performance in broadband underwater acoustic communication. Beamforming technology is considered to be an important way to solve the co-channel interference. Its main function is to make the receiving system spatial directivity, spatial filtering, suppress interference or noise, improve the signal-to-noise ratio of the receiver, and increase the system capacity. Applying beamforming technology to OFDM underwater acoustic communication, the channel capacity and communication distance of OFDM underwater acoustic communication system can be further increased without additional transmitting power or frequency band. Beamforming algorithm determines the performance of beamformer. MVDR beamforming algorithm has obvious advantages in interference suppression and azimuth resolution. However, MVDR is a narrow band signal processing method. It is not applicable to the modulated wideband signal in the OFDM underwater acoustic communication system, so it is necessary to extend the narrowband MVDR algorithm to the wideband band. Based on this, this paper focuses on the broadband MVDR beamforming algorithm for OFDM underwater acoustic communication. It includes wideband incoherent MVDR algorithm and STMV algorithm. On this basis, an improved CBF and STMV cascade algorithm is proposed, which solves the problem that the STMV algorithm is interested in high background of azimuth beam spectrum, and effectively reduces the computational complexity of STMV algorithm. The improved algorithm combines the advantages of CBF and STMV algorithms, and has the advantages of robust algorithm, high resolution and strong anti-jamming performance. Based on the research of wideband MVDR beamforming algorithm, a OFDM underwater acoustic communication system based on CBF,STMV and improved STMV algorithm is proposed and designed in this paper. The simulation results show that the communication performance of the OFDM system using beamforming technology is greatly improved than that of the traditional single hydrophone OFDM system. The feasibility and effectiveness of the application of beamforming technology in OFDM underwater acoustic communication are verified. In order to further improve the channel capacity of OFDM underwater acoustic communication system, improve the communication performance, realize remote and high-speed underwater acoustic communication, a new technical approach has been explored.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.3

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本文編號(hào)：2253797