时反OFDM水声通信策略及实验探讨

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摘要：水声通信也是一个发展的科研领域。它的工程应用不仅局限于军事,也在向商业领域延伸,包括海洋数据采集、海洋资源开发、海洋环境监测等。海洋信道带宽受限,严重的时延多径和信道起伏,严重阻碍传统的单载波通信高速通信。正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)通信,相比于传统的单载波通信,具有频谱利用率高,抗多径能力强,通信速率高,硬件实现简单等特点毕业论文。但是在信道时延扩展超长的水声信道中,保护间隔大于多径时延,因此OFDM的传输效率降低。时反处理(time reversal processing, TRP)具有空时聚焦特性,可以利用多径提高接收信噪比。将时反处理和OFDM联合水声通信研究。基于简正模声传播模型阐述了时间反转处理的原理,并用数值仿真和实验数据验证其时反聚焦性能。其次在分析OFDM水声通信性能的基础上,多普勒估计和补偿研究,用导频方法信道参数估计。将时反处理作为均衡器用于OFDM水声通信,在降低误码率的同时实现高速水声通信。实验室波导实验和千岛湖湖上实验结果验证TR-OFDM水声通信的优越性。关键词：水声通信论文OFDM论文时反处理论文多普勒估计论文实验研究论文
致谢4-5
摘要5-6
Abstract6-7
目录7-9
章 绪论9-15

1.1 研究背景及立题9-10

1.2 国内外研究现状10-12

1.3 研究内容12-14

1.4 小结14-15

章 时反水声通信15-31

2.1 浅海水声信道15-18

2.

1.1 浅海信道环境噪声15-16

2.

1.2 浅海信道传输损耗16

2.

1.3 浅海信道多径效应16-17

2.

1.4 浅海信道多普勒效应17-18

2.2 声传播模型18-23

2.1 波动方程18-20

2.2 简正波模型20-23

2.3 时间反转处理原理23-26

2.3.1 波动方程的解23

2.3.2 波动方程时不变性23-24

2.3.3 空间互易性定理24

2.3.4 时反聚焦24-26

2.4 宽带信号的时反处理26-27

2.5 时反水声通信原理27-29

2.6 小结29-31

章 OFDM水声通信31-49

3.1 OFDM在水声通信中应用31

3.2 OFDM关键技术31-33

3.3 OFDM的基本模型33-35

3.4 OFDM信号的表示及其DFT实现35-36

3.5 保护间隔和循环前缀36-38

3.6 OFDM水声通信中多普勒估计与补偿38-45

3.6.1 多普勒因子估计和宽带多普勒补偿40-42

3.6.2 CFO估计与补偿42-45

3.7 OFDM水声信道估计45-48

3.7.1 导频符号插入方式45-47

3.7.2 基于导频符号的OFDM信道估计算法47-48

3.7.3 内插滤波器的设计48

3.8 小结48-49

章 时反OFDM水声通信及数值仿真49-61

4.1 时反OFDM水声通信原理49-51

4.

1.1 信号处理流程49

4.

1.2 模块功能49-51

4.

1.3 时反OFDM水声通信优点51

4.2 时反通信仿真51-55
4.

2.1 阵形和时反聚焦51-53

4.

2.2 主动时反通信仿真53-54

4.

2.3 被动时反通信仿真54-55

4.3 OFDM水声通信仿真55-57

4.4 时反OFDM水声通信仿真57-59

4.5 小结59-61

第五章 水声通信实验研究61-75

5.1 波导水池实验研究61-66

5.

1.1 时反水声通信水池实验61-63

5.

1.2 时反OFDM水池实验63-66

5.2 湖上实验研究66-73

5.3 小结73-75

第六章 总结和展望75-77

6.1 研究工作总结75

6.2 研究方向展望75-77

参考文献77-83
作者简介83