时变信道下的时反OFDM水声语音通信技术研究

【摘要】21世纪以来,人类开发利用海洋的步伐越来越快,人类对海洋信息传输的需求大大增加,水声语音通信研究也越来越受到人类的重视。然而陆上的无线电语音通信技术并不适于水声语音通信,因为声波是水下唯一能进行远距离传输的能量形式,而水声信道的随机时-空-频变、窄带高噪、多途效应及多普勒频移等特性给高速、稳健的水声语音通信带来了极大的挑战。正交频分复用(OFDM,OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)技术作为一种多载波调制技术,由于其高频谱利用率、强抗多径性能成为近年来人们研究的热点。然而,在多径时延大、多普勒频移严重的时变水声信道中,OFDM子载波间的正交性易遭到破坏,导致OFDM通信性能下降。时间反转技术(TRM,TimeReversalMirror)具有空时聚焦特性,可在无环境先验知识的情况下实现信道匹配,提高信噪比。然而时反处理同样面临着时变信道下性能下降的问题。时频二维差分检测无需载波恢复,抗干扰能力强,能够抵抗数据块内的时变影响。考虑到以上几点,为了抵抗信道时变特性的影响,结合OFDM通信、时间反转及时频二维差分的优点,本文进行时反差分OFDM水声语音通信技术研究,并在DSP平台上进行该系统OFDM调制解调部分的设计实现。本文的主要工作如下：1.介绍了OFDM及时间反转基本原理,分析了信道时变特性对OFDM通信及时间反转的影响,确定采用基于探针更新的时反处理应用于OFDM通信方案。2.介绍了时频二维差分基本原理,研究了时频二维差分调制在OFDM水声语音通信中的应用,给出了时反差分OFDM水声语音通信基本模型,分析了其抗信道多径及时变性能。在时变信道下进行了仿真实验,实验表明,基于探针更新的时反差分OFDM方案能够较好地抵抗信道时变特性对水声语音通信的影响。3.在上述工作的基础上,通过海试实验验证了时反差分OFDM水声语音通信在时变信道下的优越性,并基于DSP进行OFDM调制解调实时实现研究。
【作者】李芳兰；
【导师】童峰；
【作者基本信息】厦门大学，海洋物理，2014，硕士
【关键词】时变信道；语音通信；OFDM；时间反转；时频二维差分；DSP实现；

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