OFDM水聲通信中的頻率同步與信道估計(jì).pdf

1、海洋水聲信道是一種極其復(fù)雜多變的時(shí)．空．頻變參信道。信道通帶窄、多途干擾強(qiáng)、信號(hào)起伏衰落嚴(yán)重是水聲信息高速可靠傳輸?shù)闹饕系K，因此如何在水聲信道中高速率準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為目前的熱門課題。正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是近年來數(shù)字通信中的一種并行傳輸新技術(shù)，OFDM既有較高的頻帶利用率，也有較高的傳輸速率，在不使用復(fù)雜的信道均衡技術(shù)的條件下仍然可以較好地克服接收時(shí)由多徑效應(yīng)帶來的碼間串?dāng)_(ISI)。但是，OFDM對(duì)載波頻偏非常敏感，很

2、小的載波頻偏都會(huì)嚴(yán)重影響OFDM系統(tǒng)性能。本文就針對(duì)這個(gè)問題深入研究了OFDM技術(shù)中的頻率同步和信道估計(jì)問題，建立了基于OFDM技術(shù)的水聲通信系統(tǒng)，并對(duì)本文提到的技術(shù)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明系統(tǒng)有效，方法可行。全文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面： 1)在研究OFDM技術(shù)基本理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了OFDM水聲通信系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和各模塊的仿真模型，其中主要包括Doppler頻偏估計(jì)及補(bǔ)償、符號(hào)定時(shí)同步、載波頻偏估計(jì)及補(bǔ)償和信

3、道估計(jì)。 2)主要解決了由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的Doppler頻偏問題。采用了一種頻域進(jìn)行差分檢測(cè)的最大Doppler頻偏估計(jì)方法。建立了存在Doppler擴(kuò)展的Rayleigh信道模型，并在此仿真信道下對(duì)這種Doppler頻偏估計(jì)方法進(jìn)行了仿真。這種估計(jì)方法精度較高，在低信噪比下估計(jì)效果也較好，特別適用于水聲通信。 3)研究了同時(shí)利用CP(循環(huán)前綴)集相關(guān)特性和能量差分特性的符號(hào)定時(shí)同步方法，這種方法可以消

4、除頻率偏差對(duì)符號(hào)同步的影響，提高了同步效果，系統(tǒng)性能得到很大改善。 4)主要解決了由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間頻率同步誤差引起的載波頻率偏移的影響。對(duì)幾種載波頻偏估計(jì)方法進(jìn)行了仿真比較，并提出一種反饋估計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行載波頻偏同步。這種方法克服了其它幾種方法不能同時(shí)滿足估計(jì)范圍廣、精度高、運(yùn)算復(fù)雜度小三者的缺點(diǎn)，并且對(duì)符號(hào)同步誤差的容忍度也很好，使同步效果有了進(jìn)一步提高。 5)主要解決了對(duì)多徑衰落信道的估計(jì)與均衡。采用了適用于時(shí)