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《江苏科技大学》 2019年
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多载波滤波器组水声通信的均衡技术研究

杨定康  
【摘要】:近年来,我国社会经济蓬勃发展。人们对水声通信的传输质量和传输速率的要求也越来越高。多载波滤波器组水声通信是一种基于多载波传输的通信方式。该方式有着诸多优点,例如抗干扰性、抗多普勒频移、频带利用率高等。因此,该种通信方式已经成为了高速水声通信领域的热点。由于声波特性、传输衰减系数等固有因素的干扰,水声信道对数据符号的影响更甚。虽然,多载波滤波器组通信系统采取的是多载波传输方式,但是也无法避免由于上述因素带来的干扰。为了弥补接收端的数据符号的畸变,信道均衡技术的应用就显得格外重要。针对上述问题,本文以滤波器组多载波水声通信系统为平台,研究均衡技术对于系统接收端的信号的均衡效果。研究内容主要包括以下几点:(1)研究滤波器组多载波通信系统的基本原理和系统中的关键技术,主要包括原型脉冲滤波器技术和偏移正交幅度调制技术。本文还介绍了整体的通信系统框架和两种快速实现的方式;(2)研究了水声信道特性模型,介绍了水声信道对通信系统产生干扰的几个主要因素:多径效应、环境噪声、传输损耗和多普勒频移;同时,论文介绍了传统的均衡方式和算法原理,为后面研究适合本文通信系统的均衡方式打下基础;(3)研究了被动时间反转和自适应判决反馈联合的均衡方式、被动时间反转和双向判决反馈联合的均衡方式的原理。论文给出了接收端流程及信号结构,并通过仿真信道和实测水声信道验证上述两种均衡方法对接收端的信号的均衡效果。结果表明上述两种均衡方式均有着不错的效果;(4)研究了虚拟时间反转和自适应判决反馈联合的均衡方式的原理。本文给出了虚拟时间反转所需信道估计的算法—基于0范数约束的二分坐标下降法的指数窗递归最小二乘算法的原理,并通过仿真信道和实测水声信道进行验证。结果表明,上述信道估计算法能够准确估计出信道的延时信息,经过虚拟时间反转和自适应判决反馈联合均衡后获得了良好的误码效果。
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