r组合扩频OFDM在水声通信中的应用研究

发布时间：2020-07-11 03:52

【摘要】：近年来,随着大家对海洋认识的逐渐提升,人们对海洋权益的关注度逐渐加强,“走向海洋”已经是必然之势。但海洋环境恶劣造成声传播过程中产生严重畸变,如多途扩展严重、时频域快速变化、多普勒频偏严重、传输衰减大、噪声干扰严重、通信带宽受限等。OFDM是一种具有高频谱利用率的通信技术,近几年其在水声通信中的应用也得到了广泛的研究,然而OFDM技术受环境影响较大,导致其稳健性较差。虽然扩频水声通信稳健性较高,但通信速率太低,严重限制了其在实际工程中的应用。本论文充分利用OFDM技术和扩频技术的特点,研究多载波扩频水声通信方式,融合各自特点,提出r组合扩频OFDM水声通信算法。本文首先介绍了扩频技术和OFDM技术的基本原理,提出了扩频能量检测器、差分能量检测器和解差分扩频检测器等多种扩频水声通信接收机新算法,并分析了各个算法的适用条件,重点研究了OFDM水声通信中的信道估计方法和基于部分传输序列方法的峰均功率比抑制技术。其次,本文将扩频与OFDM水声通信技术结合,提出频域多载波扩频技术,时域正交多载波扩频技术及时域多音扩频技术等多种多载波扩频水声通信技术,并详细给出了实现框图和调制信号的数学表达式。再次,本论文将r组合技术应用于多载波扩频中得到r组合频域多载波扩频技术和r组合时域正交多载波扩频技术两种算法,并从接收机要求、算法实现复杂度、对环境多普勒频偏要求等方面分析两种算法优缺点。最后,本论文对r组合组合频域多载波扩频技术的通信算法进行仿真:分别选择M=32,r=5;M=64,r=6;M=128,r=7三种不同扩频组合,比较扩频码选择条数、扩频码基数大小对系统整体误码率、携带信息能力的影响。在此基础上进一步构建了基于时间反转镜技术的r组合频域多载波扩频算法,仿真结果表明时间反转镜技术有助于提高系统的自适应性和抗干扰性,可有效抑制信号畸变。本论文最后开展了水池试验和松花江外场试验以验证r组合扩频OFDM水声通信的性能,其中水池试验中不仅完成了定点数据采集还进行了移动数据采集。水池和外场试验数据处理均实现了低误码率数据传输,验证了r组合扩频OFDM算法的有效性和稳健性。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.3
【图文】：

第 2 章 扩频 OFDM 水声通信技术研究于能量检测的扩频水声通信技术研究序列扩展频谱系统(Direct-Sequence Spread -Spectrum,DSSS)简称直扩系统，宽信号频带来实现可靠通信的通信系统[38]。图 2.1 给出了直扩水声通信系统中输入的原始数据 an经过扩频编码、升采样、相位调制、加入同步信号、通、解调、低通滤波、降采样和解扩后最终恢复出 'na 。传统的直扩系统是通过机来对信号进行解码的，通过扩频码优良的自相关特性获得了尖锐的相关峰接收机的处理增益，使其可在低信噪比情况下保证较好的解码效果。

的拷贝相关峰值的差的能量以完成直扩系统的解码。如下公测器的基带信号为nr ，有：+1+1 +1 +1nnjn n njn n nr d c er d c e ==，n+1je 分别代表第n 个和第 n+ 1个周期的信号残留载波相假设1=n nj je e +。此时能量检测器输出能量为：222+1-njn nE e d d = ρ+ Δ 出能量进行门限判决，若能量小于门限值，则+1=n nd d ；反号与前一符号的差别即可对所有的符号进行解码。分能量检测器扩频水声通信系统是对直扩系统中的原始序列先做差分编码水声通信系统。( )n-1d t

( ) ( ) ( )n n 2 n1d t a t d t = "

本文编号：2749918