时变水声信道下OFDM信号检测与同步

发布时间：2017-07-02 10:25

  本文关键词：时变水声信道下OFDM信号检测与同步，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水声信道是目前通信领域最复杂的信道之一,作为一种双选择性衰落信道,其时变、多径严重、带宽窄、多普勒效应明显等特点严重制约其应用。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术作为一种高频谱效率多载波调制技术,良好的抗多径能力让其成为水声通信信道中常用的实现技术。同时,OFDM对同步偏差相当敏感,因此同步技术成为了OFDM系统中的关键技术之一。此外,信号到达检测是实际水声系统实现中一个最基本的功能,对后续的信号解调至关重要。本论文主要研究水声信道中OFDM信号的检测与同步算法。本文主要工作概括如下:1.通过与陆地无线信道的对比介绍水声通信信道的特殊性,介绍OFDM调制方式的基本原理和实现方式,给出OFDM通信系统的简单模型和技术分析,介绍水声信道OFDM系统中同步算法设计的一些技术难点,并给出用于水声通信系统中的OFDM系统模型。2.研究了目前主要的OFDM同步算法,分析了不同导言形式和不同度量函数下的同步算法的特点,重点介绍并分析了几种在实际系统中广泛使用的算法。在综合分析这些算法的基础上提出了一种基于LFM导言序列的同步算法,该算法直接在带信号上进行,无须将接收信号转换成低通信号,对比通常采用数字下变频的水声系统大大降低了复杂度,通过仿真表明该带通LFM同步算法跟低通LFM信号同步算法定位精度一致。3.将基于双滑动窗的能量检测与多音检测结合用于信号到达检测。双滑动窗的能量检测与传统的单滑动窗能量检测相比,检测阀值受接收信号噪声功率的影响更小,易于获得稳定的检测概率。多音信号检测实现简单、复杂度低,易于辨别是本系统信号还是干扰信号。系统仿真发现,两者结合可以准确检测信号的到达。4.将检测算法与同步算法应用于分集接收OFDM水声通信实验,在千岛湖和实验水池的水声实验表明,新算法能成功地过滤掉干扰信号与高能脉冲噪声,正确检测出信号的到达,并最终实现信号的同步。
【关键词】：OFDM 水声通信 同步 到达检测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.3;TN911.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 水声通信的研究背景与意义11-12
• 1.2 水声通信历史和研究现状12-13
• 1.3 水声OFDM同步算法研究现状13-15
• 1.4 本文章节安排15-16
• 第二章 水声信道和OFDM系统16-27
• 2.1 水声信道16-18
• 2.1.1 宽带本质16-17
• 2.1.2 多普勒效应严重17
• 2.1.3 多径效应复杂17-18
• 2.1.4 其他特点18
• 2.2 OFDM系统介绍18-22
• 2.2.1 OFDM原理介绍18-20
• 2.2.2 OFDM系统框架20-21
• 2.2.3 OFDM系统存在的问题21-22
• 2.3 水声OFDM系统的同步算法22-26
• 2.3.1 同步的概念22
• 2.3.2 OFDM系统中同步的影响22-25
• 2.3.3 OFDM信号到达检测25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 OFDM同步算法研究和仿真27-39
• 3.1 自相关同步算法28-33
• 3.1.1 自相关同步概念28
• 3.1.2 自相关同步算法研究与仿真28-33
• 3.2 互相关同步算法33-37
• 3.2.1 互相关同步概念33-34
• 3.2.2 互相关同步算法研究34-35
• 3.2.3 Awo同步算法35-37
• 3.3 频域同步算法37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 新同步算法研究和仿真39-61
• 4.1 新算法的设计目标39-41
• 4.2 新同步算法介绍41-44
• 4.2.1 训练序列结构41-42
• 4.2.2 LFM信号42-43
• 4.2.3 多音信号43-44
• 4.3 信号到达检测44-52
• 4.3.1 能量检测44-49
• 4.3.2 MT信号检测49-52
• 4.4 带通LFM同步算法52-54
• 4.5 仿真结果54-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 新算法实验测试与结果61-70
• 5.1 实验系统配置61-62
• 5.2 测试方法62-63
• 5.3 测试结果分析63-69
• 5.4 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78-79
• 附件79

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