OFDM水声通信多普勒估计技术研究
为了进行高速、可靠的水下通信，以及有效克服多途时延引起的码间干扰，OFDM水下通信逐渐成为人们研究的重点。然而，其对正交性要求严格，而水声信道复杂且变化快速以及收发端相对运动等因素，存在明显的多普勒效应，限制了其在水声通信中的应用。本文针对OFDM水声通信多普勒估计问题，对两种多普勒估计算法进行了研究，通过仿真和湖上实验验证两种算法的性能，并对比两种算法的优缺点和适用条件。
首先，为了避免因实时同步、多普勒估计和信道估计而需要加入的大量辅助数据，研究一种基于拷贝相关的多普勒估计算法。该算法是将线性调频信号经过一定设置，使其既可以进行每符号的多普勒估计，又可以做导频符号来进行信道估计和帧同步检测。通过公式推导和仿真验证该算法较三种功能未复用的帧结构可以提高通信速率。其次，研究一种基于空载波的多普勒估计算法。将空载波的能量作为目标函数来估计多普勒因子，对每一个符号进行速度搜素，每次搜素时采用带有该速度的DFT只对空载波位置求解能量。仿真和分析了搜索步长的选择和信道多途扩展、噪声以及子载波间隔对该算法估计精度的影响。最后，利用两种算法处理相同的湖上实验数据，对比误码率和星座图。结果表明，基于拷贝相关的多普勒估计算法结构简单，通信速率较高，但此算法在快速时变的水声信道中受到局限；基于空载波的多普勒估计算法精度较高，性能稳定，但是其计算量大，通信速率和计算精度受空载波个数的影响。仿真和实验结果证明两种方法在不同条件下均有一定的应用价值。
正交频分复用;多普勒估计;拷贝相关;空载波;水声通信
哈尔滨工程大学
硕士
水声工程
赵安邦
2012
中文
TN929.3;TN911.23
60
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）