随机时变粗糙海面OFDM动态特性分析及信号检测技术的研究

发布时间：2020-11-17 01:11

　　 2018年4月13日,习近平在庆祝海南建省办经济特区30周年大会上郑重宣布,党中央决定支持海南全岛建设自由贸易试验区。这一举措会使得海南的经济、文化和技术发展得到了提升。因此有必要不断加强海南的信息建设,为自贸区的成功建立做贡献。随着我国的经济的不断增长,使得海外贸易也进一步的发展。但是为了使得海外贸易能够稳定的增长,贸易人员的安全问题则要得到保证。同时,我国的海洋面积很广阔,为守护好我国的海域面积,建立一个完善的海上通信系统变得十分重要。但是如今的海上通信还很落后,与陆地相比,这是由海上的通信环境各方面的特殊性所导致的。目前海上的无线传输系统存在着很多的不足。比如传输距离、速率、可靠性以及抗干扰能力。海上的有限的频率资源也限制了海上无线通信的发展。为了海上开发无线通信,建立良好的海事无线系统是当前的首要任务。而如今信息化水平进一步提高,无线通信系统必向着高速的无线通信方向发展。本文是针对随机时变粗糙海面的正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的信号传输动态特性分析及信号检测技术的研究。OFDM能有效的对抗符号间的干扰,拥有着频谱利用率较高以及抗频率选择性衰落较好的优势。OFDM技术比较适合在多径环境以及在相应的高速数据的衰落信道里进行传输。在复杂且不断变化的海上通信环境中,当今的通信质量和速度已经无法满足海上作业和运营的需求。无线通信受到各方面的干扰,比如地球弧度和粗糙海面的影响、或是船只、海浪等的遮挡作用。与此同时,海上存在深度衰落和多径效应。因此,有必要建立一个海上的无线通信系统。相对于其他海上通信方式,使用OFDM技术能够使得海上通信变得更加的快速和有效,能够提高信息传输的效率,降低通信的成本,提高系统的容量,减少通信的延时。通过对比陆上的OFDM通信传输,可以将OFDM很好的运用到海上,使得OFDM技术可以很好的发挥其优势,为海上无线通信发展做贡献,并为以后的海上无线通信的理论知识打好基础。
【学位单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.53
【部分图文】：

传输的其中的特别案例。??２．２．１?ＯＦＤＭ的原理??ＯＦＤＭ技术的很大的一个特点就是子载波间正交，频谱也可重叠。如下图１所??示。ＯＦＤＭ技术就是通过把高速转为低速，一个数据流转为多个数据流的方式，再??把相应的数据流调制到相应的子载波上面去，最后传送出去。事实上，人们知道ＯＦＤＭ??技术归根到底就是一个解调器，把不同载波防止零频，再对其进行积分。其他的子载??波相应的是正交于这个正在积分的信号，所以便不会对结果造成相应的影响。由此可??以提高频谱效率，减少频谱简单干扰（杨涛，２０１８）。??信道?１?２?３?４?５?６??ＡＡＡＡＡＡ??传统的多载波传输技术??正交频分复用技术ＯＦＤＭ?频率／？??图１传统多载波技术与ＯＦＤＭ的信道分配对比??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ＯＦＤＭ?ｗｉｔｈ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ??因此，可以知道正交频分复用技术的每个子信道上是近似平坦的。而频率选择性??衰落也可以通过频域均衡来进行消除，虽说在整个频带里是衰落的（Ｋａｏ?ＹＡ，?２０１７）。??并且可以通过使用快速傅里叶变换（ＦＦＴ

再通过于每个传输符号前加循环前缀（ＣＰ，?Ｃｙｃｌｉｃ?Ｐｒｅｆｉｘ），便可将多径信道的影响消??除，并且可以防止码间干扰（ＩＳＩ，?Ｉｎｔｅｒ－ｓｙｍｂｏｌ?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）。??ＯＦＤＭ系统原理的典型框图如下图２所示。可以知道位于发送端方面，需要做??的事情便是把传输的数字信号转换成子载波幅度和相位的映射，再通过利用离散??Ｆｏｕｒｉｅｒ?反变换（ＩＤＦＴ，?Ｉｎｖｅｒｓｅ?Ｄｉｓｃｒｅｔｅ?Ｆｏｕｒｉｅｒ?Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）把数据的频谱变到时域上。??其中ＩＦＦＴ变换和ＩＤＦＴ变换的作用不尽相同，只不过ＩＦＦＴ有更好的计算效率，因此??更适合所有的系统。??接收端与发送端的操作是相反的。接收端就是通过把射频（ＲＦ，?Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）??７??

?一个造成一定的干扰。若无信号再保护间隔中，这便是一个空白的传输时段。（王雪，??２００９）。但是这时也会造成载波间干扰。也就是说正交性被破坏。如下图４所示：??第二子载波对第一子??｜?，波带来的１－子载波丨??，?带有时延的第二子载波??！??Ｉ?，?Ｉ???？＇?Ｍ??？）??保护间隔?ＦＦＴ积分时间长度＝１／子载波间隔??图４子载波之间的干扰??Ｆｉｇ．?４?Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｕｂ－ｃａｒｒｉｅｒｓ??为什么使用ＯＦＤＭ技术，是因为这种技术可以很好的消除多径时延扩展。而加??入保护间隔就是为了能够更好的把符号间的干扰给进一步的进行消除。（Ｘｕ?Ｄ?ｅｔ?ａｌ，??２０１９）。但是不可避免的是其中还存在着码间干扰，因此我们便需要在保护间隔的基??础上进一步添加循环前缀信号。如下图５所示：???循环前缀???ｔ?Ｉ?１??幅?；?丨?ｒｊ??！?－?；ｖ：：??Ｉ—??１???１??—？??－Ｔｇ?０?Ｔ?时间??＜?＿?ＯＦＤＭ符号长度??保护间隔??图５加入前缀信号的ＯＦＤＭ符号??Ｆｉｇ．?５?ＯＦＤＭ?ｓｙｍｂｏｌ?ｗｉｔｈ?ｐｒｅｆｉｘ?ｓｉｇｎａｌ??使用加入循环前缀的方法就可以在ＯＦＤＭ符号的延时里所有的波形的周期个数??在ＦＦＴ周期内是整数。同时，在解调过程中，具有小于保护间隔＆的延迟信号不产??１０??
【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 张国龙;郑琛瑶;;海面浮标通信电波传播损耗研究与仿真[J];舰船电子工程;2015年02期

2 刘巧平;董军堂;;OFDM技术在4G移动通信系统中的应用[J];电子测试;2014年05期

3 戚晓晶;张野;;关于改善海上微波通信传输衰落的研究[J];中国新技术新产品;2012年11期

4 曹鹏;彭华;董延坤;王彬;;一种基于循环前缀的OFDM盲检测及参数估计算法[J];信息工程大学学报;2010年02期

5 赵洪林;童玲玲;王钢;王磊;;海上微波信道的传输特性[J];哈尔滨理工大学学报;2006年02期

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1 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨涛;面向海上无线通信的OFDM同步技术[D];西安电子科技大学;2018年

2 沈亮;面向海上无线通信的信道估计算法研究与实现[D];西安电子科技大学;2018年

3 李鹏翔;海上MIMO-OFDM无线通信的信道估计和信号检测技术研究[D];海南大学;2018年

4 孟子琦;莱斯信道下大规模MIMO系统传输速率研究[D];大连海事大学;2017年

5 李晓玲;适应于海上信道的单载波频域均衡无线传输改进技术研究[D];海南大学;2016年

6 黄芳;海上无线电波传播特性与信道建模研究[D];海南大学;2015年

7 廖雪飞;基于单载波频域均衡的海上无线传输研究[D];海南大学;2014年

8 吴凯;无线衰落信道模拟的仿真研究与实现[D];电子科技大学;2014年

9 刘聪;海上移动通信系统基带设计与仿真[D];海南大学;2013年

10 褚广楠;未来海上移动通信空中接口及OFDM技术研究[D];大连海事大学;2012年

本文编号：2886896