六边形多载波调制水声通信技术研究

发布时间：2017-05-09 07:13

  本文关键词：六边形多载波调制水声通信技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近几年来,由于军事科技发展和海洋资源开发的需求,人们越来越重视水下通信系统的开发与研究,因此水声通信成为一个新的研究领域。OFDM技术凭借其高速的数据传输优势,在水声通信中的应用已经越来越广泛。但水声信道具有严重的时变性和频率选择性衰落,OFDM技术应用于水声通信时存在几个严重的缺陷：(1)系统频谱衰减慢,旁瓣高；(2)对载波频偏和相位噪声比较敏感;(3)仅解决了由多径引起的符号间干扰。而相比OFDM,六边形多载波调制(Hexagonal Multicarrier Transmission, HMCT)技术具有很高的抗符号间干扰和载波间干扰的能力,为此研究其在水声信道下的性能具有重要的意义。本文主要研究了HMCT在水声信道下的性能,通过与OFDM比较,验证了HMCT适合在水声信道这样的双选择信道下传输。首先针对直接累加算法实现HMCT的高复杂度,依据滤波器组多相分解原理,推导了HMCT的滤波器组表达形式,并通过引入IFFT变换,实现了HMCT的快速算法。同时验证了快速实现算法与直接累加算法的等效性。其次,介绍了水声信道的特性,包括水声信道的传播损耗、多径效应和多普勒频移。并采用一种符合海洋环境的水声信道模型模拟了时变的水声信道。最后对OFDM, HMCT系统做了信道估计,由于水声信道是一种典型的稀疏信道,而压缩感知技术是一种充分利用信号的稀疏特性对数据进行采样和编码的方法,其利用较少的观测值即可很大概率的重构原始信号。因此,采用正交匹配追踪压缩感知算法可以实现对稀疏信道的准确估计,并与传统的LS算法比较,验证了正交匹配追踪压缩感知算法对水声信道估计的有效性和准确性。
【关键词】：OFDM技术 HMCT技术 水声信道 信道估计 压缩感知 滤波器组
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景10-11
• 1.2 课题的研究意义与研究现状11-13
• 1.3 本文的主要研究工作和内容安排13-14
• 1.4 本章小结14-16
• 第二章 HMCT技术简介16-24
• 2.1 OFDM原理16-17
• 2.2 脉冲成型OFDM原理17
• 2.3 LOFDM原理17-21
• 2.4 HMCT原理21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 基于滤波器组理论的HMCT快速实现技术24-42
• 3.1 多抽样速率系统基础24-28
• 3.1.1 信号的抽取24-26
• 3.1.2 信号的插值26-27
• 3.1.3 Noble特性27
• 3.1.4 多相分解27-28
• 3.2 滤波器组基本原理28-32
• 3.2.1 滤波器组的概念28-30
• 3.2.2 滤波器组收发机30-32
• 3.3 HMCT信号的快速实现技术32-38
• 3.3.1 滤波器组算法32-35
• 3.3.2 快速实现算法35-38
• 3.4 HMCT快速算法验证仿真38-41
• 3.4.1 调制解调数据仿真38-40
• 3.4.2 误码率仿真40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 水声信道42-51
• 4.1 水声信道简介42-45
• 4.2 水声信道建模45-49
• 4.2.1 标称的信道传递函数45-46
• 4.2.2 大尺度衰落46-47
• 4.2.3 小尺度衰落47
• 4.2.4 多普勒频移47-49
• 4.3 时变水声信道仿真49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 信道估计技术51-71
• 5.1 导频结构51-53
• 5.2 LS信道估计53-54
• 5.3 压缩感知信道估计54-59
• 5.3.1 信号的稀疏表示54-55
• 5.3.2 测量矩阵的设计55-57
• 5.3.3 信号恢复算法57-59
• 5.4 OMP算法仿真59-61
• 5.4.1 OMP算法实现序列重构验证仿真59-60
• 5.4.2 LS与压缩感知算法比较仿真60-61
• 5.5 基于压缩感知的HMCT系统信道估计61-63
• 5.6 OFDM系统的信道估计仿真63-67
• 5.6.1 导频位置不同时的压缩感知信道估计仿真63-64
• 5.6.2 LS与OMP估计算法比较仿真64
• 5.6.3 不同稀疏度条件下OMP算法性能仿真64-65
• 5.6.4 不同导频数条件下OMP算法性能仿真65-66
• 5.6.5 凸优化工具箱模拟仿真66-67
• 5.7 HMCT系统的信道估计仿真67-68
• 5.7.1 LS与OMP估计算法比较仿真67-68
• 5.7.2 不同稀疏度条件下OMP算法性能仿真68
• 5.8 OFDM,HMCT系统比较仿真68-70
• 5.8.1 时不变信道比较68-69
• 5.8.2 时变信道比较69-70
• 5.9 本章小结70-71
• 结论71-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间公开发表论文78-79
• 致谢79-80
• 作者简介80

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