水声信道中高速传输技术的研究

【摘要】：随着海洋开发和信息产业的发展，高速水声通信系统的需求日益扩大。针对水声信道的特性，实现高速、大容量和高可靠性的通信是水声通信研究的热点。 本文重点探讨了水声信道下的调制技术和均衡技术。首先，介绍了水声信道的物理特性，分析了信道对信号传输的影响、水声信道与无线电信道的比较以及水声信道的建模，仿真研究了在信道服从平坦瑞利衰落和莱斯衰落两种情况下，各种调制方式的误码率以及在频率选择性衰落信道下传输距离和相位噪声对误码率的影响。接着研究了OFDM技术在水声信道下应用的优缺点，重点针对当信道具有多普勒频移时会出现载波间干扰的情况，设计了载波间干扰抵消均衡器，大大提高了子载波的载干比。由于水声信道特性，传统的用于无线电通信领域的均衡器在水声信道下计算复杂度高，因此我们得出在水声信道下应该采用低复杂度均衡的结论。提出了采用一种低复杂度均衡方法来消除水声OFDM系统的载波间干扰，先通过预处理使信道矩阵稀疏化，然后利用迭代算法恢复发送信号。在此基础上设计出了一种新的低复杂度均衡方案，预处理后，经过一滤波器，进一步消除载波间干扰，且节省了进行迭代均衡时多次迭代带来的计算量。最后，提出了利用判决反馈均衡提高MIMO水声通信系统的性能，对该方案和传统的MMSE线性均衡进行了比较和仿真，通过采用MIMO结构提高了信道容量。