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《厦门大学》 2008年
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OFDM水声通信系统FPGA实现初探及多普勒频移补偿研究

魏莉  
【摘要】: 浅海水声信道是一个极其复杂多变的时-空-频变信道。信道带宽有限、多径干扰强、频率扩散严重是实现高速和可靠的水声通信的主要障碍。因此,如何克服这些不利因素带来的影响,已经成为目前热门的水声通信研究课题。 正交频分复用技术(OFDM)是近年来数字通信中的一种多载波并行传输技术,它既具有较高的频带利用率,又能够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于多径效应带来的码间干扰(ISI)。因此,OFDM技术被引入到水声通信领域。然而,OFDM系统的输出信号是多个相互覆盖的子信道的叠加,它们之间的正交性有严格的要求。水声信道时变性的一种具体体现就是多普勒频移,多普勒频移会使信号频率和相位发生变化,这就不可避免地会破坏OFDM系统中各子载波之间的正交性,引起子载波间干扰(ICI),同时相位噪声对系统也会造成很大的损害,从而使整个系统的性能下降。 本论文的重点在于研究水声信道中适用于宽带OFDM水声通信系统的多普勒频移估计和补偿算法。 论文首先对水声通信的发展进行了综述,分析了海洋水声信道的特性,研究了水声信道模型的仿真方法,建立了基于射线理论的浅海水声信道仿真模型,分析了该仿真信道对信号特性的影响,说明此信道模型的合理性。在建立的浅海水声信道模型下,对基于OFDM技术的水声通信系统的性能进行了仿真分析。为了提高OFDM水声通信系统抵抗多普勒频移的性能,针对水声信号的宽带特性,研究了多普勒频移对水声宽带信号的影响,提出了适用于宽带OFDM水声通信系统的多普勒频移估计和补偿算法,通过仿真验证了该算法的性能。仿真结果表明,该算法能够有效地克服由于收发机相对运动引起的多普勒频移,从而减小OFDM系统子载波间的干扰(ICI),有助于实现水下运动平台间的通信。论文最后完成了基于FPGA的OFDM水声基带系统仿真。
【学位授予单位】:厦门大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TN929.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 宇雪垠;基于OFDM的水声通信信道估计技术研究[D];华南理工大学;2011年
2 符桂英;水声通信中信令检测算法的研究[D];华南理工大学;2011年
3 李燕;基于OMAP处理器的OFDM水下通讯模块[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 吴伟俊;频移信道下的通信调制解调研究[D];华南理工大学;2012年
5 陈洁丽;多普勒频移环境下的水声信号检测[D];华南理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 许克平,许天增,许茹,程恩,王清池,粘宝卿;基于水声的水下无线通信研究[J];厦门大学学报(自然科学版);2001年02期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 淮永进;屈晓声;韩郑生;;用于OFDM调制解调模块的设计与实现[J];半导体技术;2008年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 李军;蔡润泽;吴越;;基于复倒谱的水声信道均衡[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
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6 李海涛;王易川;李晖;;某圆柱阵声纳接收信号低频线谱实验分析[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
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9 王利杰;王平连;;卫星移动通信中降低OFDM系统峰均比技术的研究[A];第二十四届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2011年
10 张云电;余芳;;压电换能器和超声聚能器谐振频率数控修正方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付江志;直扩测控系统中的窄带干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 于志明;无线通信系统中的信号识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 苏佳;衰落信道上多用户通信的优化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 刘友永;水声差分跳频通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘德铸;声学多普勒流速测量关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 雷鸣;OFDM系统自适应资源分配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 李国伟;基于电力线载波的采煤机监控通信系统的设计[D];山东科技大学;2010年
3 毛剑;基于MIMO-OFDM系统的均衡技术研究[D];长春理工大学;2010年
4 翟卫松;基于认知无线电的预编码OFDM系统研究[D];郑州大学;2010年
5 何文翔;矢量传感器多普勒定位研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈乃锋;MFSK水声通信信号处理子系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 范波;多途信道下的水下目标模拟器显控软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 赵永辉;多通道参量阵信号源及功放电路设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 曹唯伟;基于拼音编码的水下语音通信发射端的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 汤继伟;超短基线定位系统数字信号处理硬件和软件的实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马艳,李志舜;小波变换域的时间扩展信道的信号检测[J];船舶工程;2002年03期
2 程刚,邹士新,刘军莉,程方,吴楠,尚晓昕;周期图法对远程遥控水声信号的谱估计检测研究[J];弹箭与制导学报;2002年02期
3 程刚,刘军莉,邹士新,程方,尚晓昕,梁清泉;高阶累积量法对远程遥控水声信号的谱估计检测研究[J];弹箭与制导学报;2002年03期
4 魏飞;;基于跳预约多址接入的认知无线电MAC协议[J];电力系统通信;2007年06期
5 王毅;高翔;方世良;郭延芬;;Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议[J];东南大学学报(自然科学版);2009年01期
6 齐国清,贾欣乐;基于DFT相位的正弦波频率和初相的高精度估计方法[J];电子学报;2001年09期
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中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 朱彤;基于正交频分复用的水声通信技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 郭建奎;数据流相似性查询及模式挖掘研究[D];复旦大学;2008年
3 徐小卡;基于OFDM的浅海高速水声通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 吴枫;数据流挖掘若干关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
5 马伟;认知无线电频谱检测技术研究[D];北京邮电大学;2010年
6 杨萃;噪声环境下频率估计算法研究[D];华南理工大学;2010年
7 石磊;认知无线电中空闲频谱检测技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 符桂英;水声通信中信令检测算法的研究[D];华南理工大学;2011年
2 徐丰;混沌在水声信号检测中的应用[D];西北工业大学;2001年
3 郭轶;高速水声通信系统关键技术及系统实现的研究[D];西北工业大学;2003年
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5 温娜;水声信道中高速传输技术的研究[D];燕山大学;2004年
6 孙翠珍;正交频分复用(OFDM)系统中信道估计算法的研究[D];西安科技大学;2005年
7 林蓉;小波包变换用于非高斯噪声下的信号检测[D];电子科技大学;2005年
8 阔建浩;卫星通信中OFDM信号的调制识别[D];西安电子科技大学;2006年
9 程伟;OFDM软硬件仿真研究[D];兰州大学;2006年
10 王洪超;基于混沌预测的水声信号检测方法研究[D];西北工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈洁丽;多普勒频移环境下的水声信号检测[D];华南理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张仁和,龚敏,张双荣,肖金泉,王孟新;负跃层浅海中信号波形的多速结构[J];海洋学报(中文版);1981年01期
【相似文献】
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1 ;靠什么千里传音? 解密“蛟龙”号水声通信系统[J];中国无线电;2012年07期
2 张玉良,高路,贺志强,顾昕钰,吴伟陵,田宝玉;高速数字水声通信系统的研究[J];声学与电子工程;2002年04期
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5 赵亮;葛建华;;用于水声通信系统的迭代接收算法[J];西安电子科技大学学报;2013年01期
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7 王逸林;陈韵;殷敬伟;蔡平;张艺朦;;基于分数阶Fourier变换的正交多载波水声通信系统研究[J];通信学报;2012年08期
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3 陈东升;童峰;许肖梅;;时反联合信道均衡水声通信系统研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 莫世禹;;水声通信系统[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2006学术年会论文集(上册)[C];2006年
5 王旭辉;;基于OFDM技术的水声通信系统研究及软件实现[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
6 黄建国;孙静;何成兵;申晓红;雷开卓;;OFDM高速水声通信系统及实验研究[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
7 朱知萌;马雪飞;乔钢;;基于TCM-OFDM的水声通信系统研究[A];中国声学学会水声学分会2013年全国水声学学术会议论文集[C];2013年
8 张仑淏;许肖梅;魏翀;;Chirp扩频水声通信系统性能研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
9 周胜勇;颜国雄;童峰;;基于MATLAB和软件调制解调的跳频水声通信系统研究[A];中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集[C];2009年
10 宋岩;周锋;乔钢;;基于DSP的OFDM水声通信系统及CCS软件实现[A];两化融合与物联网发展学术研讨会论文集[C];2010年
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1 罗伟东;水声通信系统的设计与应用[D];华南理工大学;2010年
2 余卉;高速水声通信系统设计与仿真[D];华中科技大学;2011年
3 顾中国;多载波高速水声通信系统及其信道均衡技术[D];西北工业大学;2002年
4 何世娜;结合均衡技术的时反水声通信系统研究[D];厦门大学;2014年
5 陈海兰;均衡器在水声通信系统中的应用研究[D];厦门大学;2008年
6 张刚强;浅海信道直接序列扩频水声通信系统研究[D];厦门大学;2008年
7 牛停举;基于信道模型的水声通信系统特性研究[D];烟台大学;2009年
8 杨智勇;水声通信系统中的空时编码技术研究[D];西北工业大学;2007年
9 王诗彬;水声通信系统中专用实时操作系统研究与设计[D];厦门大学;2007年
10 武明西;盲均衡技术及其在水声通信系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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