FRFT-OFDM水聲通信系統(tǒng)均衡技術(shù)的研究.pdf

1、正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)具有抗多徑衰落能力強(qiáng)、頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率高等特點(diǎn)，因而在通信中得到廣泛應(yīng)用。但水聲信道因其狹窄的工作頻帶和梳狀的幅頻響應(yīng)特性，使得OFDM系統(tǒng)受到頻率選擇性衰落的影響而降低了系統(tǒng)的性能?；诜?jǐn)?shù)階傅里葉變換（Fractional Fourier Transform，F(xiàn)RFT）的OFDM（FRFT-OFDM）水聲通信系統(tǒng)，用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換代替了傳統(tǒng)OFDM系統(tǒng)中的傅里葉變換進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，采用線性調(diào)頻（

2、LFM）信號(hào)作為子載波，可以有效對(duì)抗頻率選擇性衰落，改善系統(tǒng)的通信質(zhì)量。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，F(xiàn)RFT-OFDM系統(tǒng)還有很多關(guān)鍵技術(shù)需要解決和改善，均衡技術(shù)就是其中之一。
　　本論文主要研究FRFT-OFDM系統(tǒng)的均衡技術(shù)，在對(duì)該系統(tǒng)的均衡技術(shù)研究中，本論文主要做了以下工作：
　　首先，對(duì)水聲信道的特性以及相干多途信道模型進(jìn)行了研究，并利用射線聲學(xué)理論建立簡單的信道模型；研究了分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的定義、性質(zhì)以及數(shù)值計(jì)算；重

3、點(diǎn)研究了FFT-OFDM和FRFT-OFDM系統(tǒng)的基本原理、正交性、系統(tǒng)模型和調(diào)制解調(diào)的實(shí)現(xiàn)，在理論上對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的抗噪性能、應(yīng)對(duì)多途效應(yīng)性能和抗多普勒能力方面做了比較和分析，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，結(jié)果表明在相同的信道條件下，F(xiàn)RFT-OFDM系統(tǒng)的誤碼性能較FFT-OFDM系統(tǒng)有很大的提升。
　　其次，由于FRFT-OFDM系統(tǒng)中分?jǐn)?shù)階卷積的特性不同于頻域卷積的特性，使得傳統(tǒng)頻域的一些均衡算法無法直接在FRFT-OFDM系統(tǒng)中應(yīng)用。針

4、對(duì)上述問題，本文根據(jù)分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的階數(shù)疊加性質(zhì)，提出了一種基于頻域的FRFT-OFDM水聲通信系統(tǒng)均衡模塊。該均衡模塊首先將經(jīng)過水聲信道的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行FFT變換得到頻域信號(hào)，在頻域進(jìn)行均衡處理后，再進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉階次變換恢復(fù)出信號(hào)。本文同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)頻域的均衡算法，包括迫零均衡算法和最小均方誤差均衡算法以及自適應(yīng)LMS均衡算法和自適應(yīng)RLS均衡算法進(jìn)行了研究，并通過計(jì)算機(jī)仿真，結(jié)果表明自適應(yīng) RLS算法的效果最佳，迫零均衡算法最差。<

5、br>　　最后，本文還研究了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的原理和分類以及判決反饋均衡技術(shù)的原理，由于水聲信道嚴(yán)重的時(shí)延擴(kuò)展使得判決反饋均衡中濾波器階數(shù)很高，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，而時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)在均衡過程中無法完全消除碼間干擾。針對(duì)兩種均衡方法的不足，本文將時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)與判決反饋均衡相結(jié)合，通過判決反饋均衡，來克服時(shí)間反轉(zhuǎn)處理后的殘余碼間干擾，并通過時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)處理，來減小判決反饋均衡器的延遲節(jié)數(shù)量，兩者相互促進(jìn)，改善了多徑條件下系統(tǒng)的通信質(zhì)量。進(jìn)