OFDM中程水声通信系统仿真及实验

正交频分复用（OFDM）技术具有抗多释、频带利用充分、传输数据率高的优点，存水声通信中具有重要的发展前景。但是目前的相关研究多集中在几百米到几千米的近程水声通信，随着传输距离的增加，信道条件恶劣，多径、多普勒频移影响加剧，需要设计相应的OFDM系统并采取有效手段改善系统性能。该文综合分析了10公里距离水声通信的影响因素，设计出相应OFDM系统和合理系统参数，仿真了系统对信道、多普勒影响的校正，并给出湖试结果。分析表明该系统性能可靠，传输数据率高。     

基于DFT的OFDM水声通信信道估计算法

在水下通信中,要求提供高速丰和高可靠性的通信服务,而正交频分多路复用(OFDM)因具有频带利用率高和抗多径能力强等优点,近年来受到广泛的重视.文中主要研究在采用梳状导频图案的OFDM水声通信系统中,利用DFT变换的方法来实现信道估计,并结合水声通信系统模型对此算法进行了计算机仿真.仿真结果表明该方法在提高计算效率的同时获得了很好的性能,因此非常适用于实时高速水声通信系统.     

OFDM水下通信系统信道估计插值算法性能分析

在正交频分复用(OFDM)水下通信系统中,信道估计作为一项关键技术直接影响着系统的性能.研究基于导频信息的线性插值、二阶多项式插值、三次样条插值等信道估计插值算法,应用Matlab仿真给出它们的性能比较,得出不同插值算法下OFDM系统误比特率(BER)和信噪比(SNR)之间的变化关系,以及在不同导频间隔和不同多普勒频移条件下的误比特率曲线图,从而为更好的设计导频间隔,进行水声信道估计提供有力的参考.     

基于UW帧结构水声通信系统及其性能分析

设计了一种基于UW(Unique Word)帧结构的单载波频域均衡(SC-FDE)水声通信系统框架,论述了系统的基本原理。为解决帧同步过程中出现由水声多径引起的相关峰峰值分裂现象,提出一种基于UW序列的相关同步算法,使系统的同步精度显著提高。同时给出了基于UW序列的多普勒频移的估计和校正、信道估计和频域均衡算法。最后对系统的性能进行了分析。结果表明:采用相关同步算法的基于UW帧结构的单载波频域均衡水声通信系统能够显著提高在较复杂的信道条件下的帧同步精度,对水声信道中严重的多普勒频移和多径信道进行有效的估计,并能够对时变信道进行跟踪,在高信噪比下系统有较低的误码率,对水声通信有良好的应用价值。     

多径衰落信道下OFDM系统的仿真性能分析

构建了正交频分复用(OFDM)系统的仿真模型,给出了具体信道的参数.在不同信道传输环境下,对不同调制方式和不同移动速度下的OFDM系统性能进行了分析比较,在仿真结果的基础上给出了OFDM系统抗多普勒频移的参考方案,采用的信道模型基于ITU-R M.1225 Channel B瑞利(Rayleigh)衰落信道.最后,在基于COST 207的信道模型下,对四种典型环境的OFDM系统进行了仿真研究,并对其结果作了讨论分析.结果表明:在多径衰落信道下,OFDM系统可以有效克服多径衰落和多普勒频移,能够应用于未来的通信系统.     

基于TURBO码的OFDM水声通信系统应用

提出了一套OFDM水声通信系统方案,采用Turbo码作为信道编码,使用梳状导频和块状导频进行信道估计.由于浅海水声信道多径导致的频率选择性衰落比较严重,连续的误码不可避免,需要性能强劲的信道编码.Turbo码在低信噪比下性能良好,适用于信道条件恶劣的浅海环境.对该方案进行了理论分析,仿真实验以及海试.在海试中得到传输距离2km,有效数据率2.8kbit/s,证明该方案可以用于中短程浅海水声通信.     

OFDM水声通信系统联合信道估计的同步算法研究

正交频分复用（OFDM）技术是目前无线通信领域的研究热点之一。本文提出了一种改进的载波频偏估计方法和信道估计方法,并将这两者与一种高精度的符号同步方法相结合,充分利用了三者的优点,提高了信道估计的精确度,改善了系统的性能。本文还在多径信道下对设计出的OFDM水声通信系统进行了仿真,对采用频偏补偿和符号同步的信道估计性能进行了分析。     

多径瑞利衰落信道下OFDM系统仿真

正交频分复用(OFDM)技术是下一代移动通信的核心技术之一.重点研究了多径瑞利衰落信道下最大多径时延对基于OFDM技术的通信系统性能的影响.根据OFDM基本原理构建了一个OFDM无线通信基带系统仿真模型,信道带宽为15MHz.调制方式为16-QAM,编码方式采用码率为1/2的卷积,模型采用了60个子载波,并插入了循环前缀.分析了系统抗多径干扰的性能,比较了不同信道下系统的误码率,以及不同的保护间隔长度下系统的误码率.表明在瑞利衰落信道下OFDM技术具有良好的抗多径干扰的性能.     

OFDM水声通信信道估计技术研究

水声信道是一种极其复杂多变的时—空—频变信道,其信道窄、强多径干扰、信号起伏衰落严重,一直是水下信息可靠高速传输的主要障碍。正交频分复用(OFDM)是近年来数字通信中流行的一种并行传输新技术,其核心思想是将整个可用频带分割成多个正交子信道,将待传输的高速串行码流并行地调制在这些子信道载波上。主要研究利用三种不同的导频图案对OFDM水声通信信道进行估计,并通过仿真的方式来分析不同导频图案下信道估计的性能。     

对流层散射多径信道估计性能分析

针对对流层散射通信存在严重的多径衰落的问题,分析了该多径信道的快衰落和慢衰落特性,并将对多径干扰有较好抑制作用的正交频分复用技术引入该散射通信中,建立了基于OFDM技术的对流层散射多径信道系统模型,对比分析并仿真了LS、LMMSE和基于DFT变换域法的信道估计算法下系统的误码性能,以及不同多径数目下采用DFT变换域法的...     

SCTCM在水声OFDM系统中的应用研究

针对信道带宽窄、强多途、强噪声干扰等影响水下信息高速、可靠传输的主要障碍,设计了一种适合水声信道的级连网格编码调制技术SCTCM与正交频分复用技术OFDM相结合的传输体制,可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;采用时变衰落、多途和加性干扰的水声信道模型;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在数据速率不损失或损失很小但不增加带宽的情况下获得可观的编码增益,系统性能得到明显改善。     

TCM在基于OFDM的水声通信系统中的应用研究

信道带宽窄、强多途、强噪声干扰一直是水下信息高速、可靠传输的主要障碍,提出用网格编码调制技术（Trellis-Coded Modulation,TCM）与正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）相结合的传输体制可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题;并详细介绍了TCM、TCM-8PSK的原理及在基于OFDM的水声通信系统中的应用;理论分析和计算机仿真结果表明使用该传输体制的水声通信系统能在不损失数据速率也不增加带宽的情况下编码增益能提高3 dB左右,水声通信系统的性能得到明显改善。     

OFDM通信中超前多径抑制的交叉频率分组法

正交频分复用(OFDM)技术具有频带利用充分、传输数据率高的优点,通常利用加入保护时间来抑制多径干扰。但是用于浅海远程水声通信时,由于信道恶劣,可能存在多条能量较大且在时间上超前主路径的多径干扰,此时保护时间的作用将被破坏,导致ISI和ICI增大,误码率显著增加。为了解决这一问题,该文针对水声环境和OFDM的特点,提出一种新的OFDM交叉频率分组(CrossFrequencyGrouping,简写为CFG)方法。该方法改变了传统OFDM符号的数据格式,相邻符号采用不同组合的子载波频率来抑制超前多径干扰。仿真结果表明,采用CFG方法的OFDM系统,可显著提高对超前多径干扰的抑制能力,有效提高水声通信系统的可靠性,减小误码率。     

OFDM水声通信多普勒频移采样率转换算法

对于OFDM水声通信系统,传统的基于数据辅助多普勒频移因子估计算法会降低系统的信息传输速率,对接收信号进行采样率转换通常采用重采样的方法,计算量较大。针对上述问题,提出基于过采样技术的多普勒频移因子估计算法及采样率转换算法,通过采用对系统发射信号与接收信号采样点数进行比较的方法,得到多普勒频移因子的估值。在此基础上,利用上述过采样数据和线性插值算法对接收信号进行采样率的转换。理论分析和仿真结果表明,改进算法在保证系统性能的同时,可以大幅减小接收机的计算量,适用于高速实时水声通信系统。     

远程水声通信的MC-MPSK方法

远程水声信道是多途、时变、强环境噪声干扰的信道，声波在其中的传输行为十分复杂，加之水声传输的带宽有限以及通信载波频率较低，使得水声通信传输距离和数据率这一对矛盾尤为突出。如何在增大作用距离的同时提高传输数据率是水声通信的难点。该文在80km海上试验的基础上，提出了适合于远程水声通信的多载波-多相移键控（MC-MPSK）的编码调制解调方法。该方法采用多个载波同时进行多相位调制，即信号的频率和相位同时携带信息。该方法与梳状均衡器结合可在增大作用距离的同时提高传输数据率。对不同多径信道模型，相对运动速度10m／s，不同SNR下的误比特率进行的仿真结果表明，该编码调制解调方法可实现远程、多径水声信道的高数据率传输，并进行了湖试验证。     

ARC-FSK中程多载波水声通信新技术

海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道。信道通带窄、多途干扰强、衰落严重足水声通信高速可靠传输信息的主要障碍。该文针对中程（10～30km）多载波水声通信系统提出一种非对称升余弦频移键控调制（ARC—FSK）信号。该信号在频率调制的基础上，结合了非对称信号的稳健抗多途特性与相位调制（CPM）信号的高频谱效率，实现了最佳系统性能。理论分析及仿真结果表明：该ARC—FSK信号多释抑制有效，性能稳健，更适合于恶劣水声信道，在中程（10-30km）水下多载波（MC）高速通信中具有良好的应用前景。     

深水管道监测信息的水声传输技术研究

目前国内钻井深水管道(隔水管)的深海环境和受力状态监测信息采用有线线缆传输或记录仪离线传输,为解决有线传输沿整个管道敷设线缆和维护困难、记录仪不能实时传输监测信息的问题,采用水声通信技术无线实时地传输监测信息,提出了深水监测方案,在隔水管固定深度布放测点,减小了布放的复杂性;针对大深度和大信息量监测信息水声传输,研究了信息传输的最佳载波频率、调制方式、帧同步结构等关键技术;将该文的水声通信方法进行实验,发送数据120次,每次发送数据1000帧,结果接收效果为100％,误同步率0,误比特率为0.05％,经验证可靠,对深海石油钻探和开采作业监测信息的无线实时传输有重要应用价值.     

OFDM移动接收中的迭代干扰消除

针对正交频分复用系统在高速移动接收中存在快变衰落信道难以估计、子载波间干扰(ICI)过大的问题,提出基于迭代结构的信道估计算法和ICI消除算法。利用信道解码器输出判决信息,通过离散傅里叶变换实现信道估计,并对时变信道进行线性近似,以较低的计算复杂度消除子载波间的干扰。仿真结果表明,该方法可以对抗10%~15%的归一化多普勒频移。