水聲MIM0-OFDM系統(tǒng)中多普勒頻偏估計與補償?shù)难芯繎?/H1>

發(fā)布時間：2017-04-19 12:21

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【摘要】：21世紀是海洋的世紀,隨著人類對海洋的不斷探索,海洋開發(fā)的主導技術(shù)之一的水聲通信也越來越受人重視。水聲通信顧名思義,即在水下環(huán)境實現(xiàn)信號、文字、圖片等信源的傳輸。但是由于水聲信道的特異性,水聲通信和地面無線通信存在著不少差異,這使得很多在無線通信中已成熟的技術(shù)在水聲通信中并不適用或需要加以改進優(yōu)化,方能采用。所以如何選取和改進各種技術(shù)來實現(xiàn)高速、可靠、長距離的水聲通信一直是水聲通信的研究重點之一。正交頻分復用(OFDM)技術(shù)采用若干個相互正交的子載波,分別對信號進行調(diào)制,可以有效地克服頻率選擇性衰落,對抗水聲信道嚴重的多途效應,頻帶利用率高,因此近年來針對OFDM技術(shù)應用于水聲通信的研究也越來越多。但是OFDM技術(shù)對子載波頻率偏移很敏感,同時水聲信道的多普勒效應嚴重,這將嚴重影響系統(tǒng)性能。所以設(shè)計與之相適應的改進方案是十分重要的。多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)是這幾年無線通信的新寵,不僅在第三代(3G)移動通信中有所應用,更是4G中的關(guān)鍵技術(shù)之一。MIMO技術(shù)可以使系統(tǒng)在不增加帶寬和發(fā)射功率的基礎(chǔ)上,極大地增加信道容量,提高系統(tǒng)性能,這對于嚴格帶限的水聲通信信道有著十分重要的意義。所以考慮融合MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)應用于水聲通信中,不僅可以對抗多途效應,還能抑制頻率選擇性衰落,提高系統(tǒng)信道容量,提高傳速速率。本文首先闡述了水聲信道的特異性以及水聲信道的多普勒效應、多途效應以及帶限特性對水聲通信發(fā)展帶來的困難,介紹了目前水聲通信相關(guān)技術(shù)的研究背景和發(fā)展前景。分別探討了MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)的原理,在此基礎(chǔ)上,針對MIMO-OFDM水聲通信系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行了研究和實驗仿真。從理論和仿真兩方面分析系統(tǒng)的特點以及其對多水聲通信系統(tǒng)的性能影響。隨后針對多普勒頻偏對系統(tǒng)的影響以及如何對其進行估計和補償進行了研究。從理論上分析了為何多普勒頻偏會對MIMO-OFDM水聲通信系統(tǒng)造成嚴重影響。并根據(jù)近些年多普勒頻偏的估計與補償?shù)难芯楷F(xiàn)狀,提出了一種改進算法。該算法是在Sean F. Mason提出的接收信號長度算法的基礎(chǔ)上進行改進的,考慮減少已有算法中并行自相關(guān)器的個數(shù)以減少運算量,提高系統(tǒng)效率,再通過第二次補償,最終達到完整多普勒頻偏補償?shù)男Ч�。最后通過實驗仿真的方式,證明該算法在降低了系統(tǒng)接收端復雜度的基礎(chǔ)上,仍能有效的進行多普勒頻偏的估計與補償,并給出了影響補償效果的關(guān)鍵因素,方便根據(jù)實際情況的不同,對實驗方法進行調(diào)整改進,以更好的適應不同環(huán)境及需求。
【關(guān)鍵詞】：水聲通信 MIMO-OFDM技術(shù) 多普勒頻偏
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 水聲信道的特異性11-14
• 1.2.1 水聲信道的嚴格帶限特異性11-12
• 1.2.2 水聲通信信道多途徑效應的特異性12-13
• 1.2.3 水聲通信信道多普勒效應的特異性13
• 1.2.4 水聲信道中背景噪聲的特異性13-14
• 1.3 OFDM技術(shù)應用于水聲通信簡介14-15
• 1.4 MIMO技術(shù)15-16
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容16-19
• 第二章 MIMO-OFDM技術(shù)基本原理19-35
• 2.1 OFDM系統(tǒng)19-24
• 2.1.1 OFDM系統(tǒng)基本原理19-21
• 2.1.2 OFDM關(guān)鍵技術(shù)研究21-24
• 2.2 多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)24-29
• 2.2.1 單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)24-25
• 2.2.2 單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng)25-26
• 2.2.3 多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)26
• 2.2.4 多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)26-27
• 2.2.5 MIMO系統(tǒng)的信道容量27-29
• 2.3 MIMO-OFDM系統(tǒng)29-33
• 2.3.1 MIMO-OFDM系統(tǒng)原理29-31
• 2.3.2 MIMO-OFDM系統(tǒng)模型31-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 MIMO-OFDM系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)仿真35-53
• 3.1 空時編碼35-42
• 3.1.1 空時分組碼35-38
• 3.1.2 分層空時編碼38-42
• 3.2 信道編碼42-47
• 3.2.1 卷積碼42-45
• 3.2.2 Turbo碼45-47
• 3.3 基于導頻的信道估計47-51
• 3.3.1 導頻插入方式的選擇48-49
• 3.3.2 信道估計算法49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 MIMO-OFDM系統(tǒng)多普勒頻偏估計與補償?shù)难芯?/span>53-65
• 4.1 多普勒頻偏對MIMO-OFDM系統(tǒng)的性能影響53-55
• 4.2 多普勒頻偏的估計與補償55-59
• 4.2.1 多普勒頻偏估計與補償算法的研究現(xiàn)狀55-57
• 4.2.2 改進的多普勒頻偏估計與補償算法原理57-59
• 4.3 改進的多普勒頻偏估計與補償算法的實現(xiàn)與仿真59-64
• 4.3.1 多普勒頻偏估計與補償?shù)某醮窝a償59-60
• 4.3.2 多普勒頻偏估計與補償?shù)亩窝a償60-61
• 4.3.3 多普勒頻偏估計與補償?shù)膶嶒灧抡?/span>61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 論文總結(jié)65-66
• 5.2 研究展望66-67
• 致謝67-69
• 參考文獻69-73
• 附錄73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李娟;邱曉紅;;分層空時編碼及應用研究[J];電信科學;2011年04期

2 程恩;袁飛;蘇為;高春仙;曾文俊;孫海信;胡曉毅;;水聲通信技術(shù)研究進展[J];廈門大學學報(自然科學版);2011年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 沙毅;下一代寬帶無線通信系統(tǒng)（MIMO-OFDM）關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東北大學;2010年

2 李川;MIMO無線移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安電子科技大學;2010年

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本文編號：316299

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