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OFDM技术在水声通信中的应用研究

郭华伟  
【摘要】: 海洋水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道,其信道窄,强多途干扰,信号起伏衰落严重,一直是水下信息可靠高速传输的主要障碍,因此如何在水声信道中高速率准确地传输数据,就成为世界性的热门课题。传统的串行通信为了保证数据的可靠传输,必须实时地进行自适应的信道均衡。由于水声信道的非平稳和频率选择性快衰落特性,对其进行实时的信道均衡,基本上是不可能实现的,而采用并行传输方式对数据的高速传输提供了较为可靠的保证。正交频分复用(OFDM)是近年来数字通信中流行的一种并行传输新技术,其核心思想是将整个可用频带分割成多个正交子信道,将待传输的高速串行码流并行的调制在这些子信道载波上。OFDM既有较高的频谱利用率,也有效地降低了码速率,在不使用复杂的信道均衡技术的条件下仍然可以较好地克服接收时由多径效应带来的码间串扰(ISI)。OFDM结合信道编码和交织等方法在频率选择性信道造成的信道衰落和码间干扰的抑制上,具有很大的优越性。OFDM的实现主要采用了FFT技术,利用现有的数字信号处理器(DSP)已经可以实时实现。随着DSP和超大规模集成电路(VLSI)技术的发展,OFDM的应用有了长足的进步,成为极有发展前途和应用前景的高速数据传输技术。本研究尝试将OFDM技术引入水声通信领域,利用该技术频谱利用率高,多载波并行传送的特点,结合信道编码,以克服水声信道多径干扰引起的频率选择性衰落和码间干扰,获得高速率数据传输。本研究先根据现有的两类水声信道模型(莱斯衰落模型和瑞利衰落模型),借助于计算机仿真,详细考察不同的OFDM参数对于图像信号水声传输的影响,然后根据仿真的结果,选择适当的参数实现了一个简单的脱机(offline)通信系统,最后在TI公司的TMS320C62X上实现部分相应的通信模块。


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