基于单载波频域均衡的水声协作检测技术研究

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1、硕士学位论文基于单载波频域均衡的水声协作检测技术研究RESEARCHONUNDERWATERACOUSTICCOOPERATIVEDETECTIONBASEDONSINGLECARRIERFREQUENCYDOMAINEQUALIZATION丁宝祺哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN929.3学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文基于单载波频域均衡的水声协作检测技术研究硕士研究生：丁宝祺导师：刘志勇讲师申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2016年6月

2、授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.3U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONUNDERWATERACOUSTICCOOPERATIVEDETECTIONBASEDONSINGLECARRIERFREQUENCYDOMAINEQUALIZATIONCandidate：DingBaoqiSupervisor：Lecture.LiuZhiyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngi

3、neeringElectronicandCommunicationSpeciality：EngineeringSchoolofInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要人类对海洋资源的开发，离不开水声通信等基础设施的支持。而海洋环境的复杂多变性使得水声信道是目前最复杂的无线通信信道之一，导致了水

4、声通信的链路可靠性较低。协作通信的提出，则为解决这一难题提供了契机，因其优势之一就是可提高链路可靠性。协作通信中节点采用单天线结构，故不受终端尺寸、体积的限制，且协作通信技术非常灵活，可与其它技术相结合，突出各自优点，因而十分适合应用于水声通信。但水声信道延迟扩展时间长，为消除码间干扰(InterSymbolInterference,ISI)，需采用均衡技术，传统的时域均衡为达到一定的性能，所需的抽头长度与延迟扩展时间有关，因而复杂度较高。而OFDM技术虽具有一定的抑制ISI的能力，但其存在峰均比高的缺点。考虑复杂度和峰均比的问题，本文

5、采用单载波频域均衡体制，因其具有峰均比和复杂度低等优点。水声协作通信包含内容很多，本文仅从信息检测角度出发，研究水声协作检测技术，包含合并处理和节点选择问题。在本文研究中，首先对水声信道的主要特性进行了分析，包括声速的变化、声传播损失、海洋噪声、多径效应、多普勒效应，基于信道特性建立了水声信道模型，还分析了水声信道对水声协作检测的影响。其次，在基于单载波频域均衡的水声协作通信系统中，研究了中继节点工作于放大转发模式时，对来自于各节点信号的自适应合并处理方法。该方法能根据信号的稳态均方误差，自适应调整合并系数，且取得与最大比合并相近的性能

6、，但其并不需假设各节点间的信道状态信息已知，因而更适合于实际的水声协作通信系统。在此基础上，进一步考虑多普勒效应，提出了一种自适应合并与多普勒补偿联合实现的算法，并对算法进行了仿真，与现有方法进行了对比分析。最后，对水声协作通信系统中的节点选择问题进行了研究，提出了一种基于稳态均方误差的中继节点选择方案。该方案以频域均衡的输出稳态均方误差作为指标进行节点的选择，因稳态均方误差是影响频域均衡检测性能的重要参数，其值越小，检测性能越好，反之则越差，由对各节点信号处理的稳态均方误差值的大小即可确定中继的优劣。而且该方案实现并不需假设各节点间信

7、道状态信息已知，省去了信道估计的处理，可一定程度上降低实现的复杂度。此外还考虑了将节点选择与功率分配相结合，进一步提高了系统容量和性能。关键词：水声协作通信；单载波频域均衡；自适应合并；节点选择-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractHumanexploitationofmarineresourcescannotbeseparatedfromthesupportofunderwateracousticcommunicationandotherinfrastructure.However,theunderwateracoust

8、icchannelwhichleadstothelowlinkreliabilityofunderwateracousticcommunicationisoneofthemostcomplexwireles