时变信道下的OFDM水声通信研究及其实现

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1、万方数据IlllUIIIlllIllIIlY3303816学校编码：10384学号：22320141151382屠，勺武；硕士学位论文分类号——密级——UDC——时变信道下的OFDM水声通信研究及其实现ResearchandImplementationofOFDMUnderwaterAcousticCommunicationunderTime-varyingChannel吴燕艺指导教师姓名：童峰教授专业名称：海洋物理论文提交日期：2017年05月论文答辩时间：2017年05月学位授予日期：2017年月答辩委员会主席：近卣茎自评阅人：

2、2017年05月万方数据厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果，均在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范(试行)》。另外，该学位论文为(南海)课题(组)的研究成果，获得(资助，在(鸶晦铂)课题(组)经费或实验室的)实验室完成。(请在以上括号内填写课题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特别声明。)声明人(签名)：’唆鄂加刁年6月3日万方数据厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学

3、根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦f-JX学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。(√)2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经

4、厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：秀年。舅叩pJ>『I鲤跏万方数据摘要摘要21世纪是信息技术的世纪，水声通信快速发展，不仅局限于军事领域，在商业方面也得到了广泛运用，例如海洋资源的开发利用、海洋环境监测、海底测绘等方面。但是，海洋信道极其恶劣，具有随机时．空．频变、带宽有限、时延多径及多普勒频偏等特性严重阻碍了水声通信的高速发展。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMulti

5、plexing，简称OFDM)技术不但具有较高的频谱利用率，而且具有强抵抗多径能力，多载波形式使得其同时具有高传输速率。然而针对时变水声信道中的多径时延、多普勒频偏等问题，OFDM系统的性能受到严重的影响。OFDM对多普勒频偏极具敏感性，一旦存在多普勒频偏，将导致子载波间的正交性遭到破坏，解调性能大大下降。为了保证OFDM水声通信的准确性，降低系统误码率，需要采取一定的方法消除多普勒频偏的影响。故OFDM水声通信中的多普勒频偏估计及补偿至关重要。本文结合OFDM、时频差分调制、信道编码技术，研究时变信道下OFDM水声通信及其硬件实现

6、，并进行仿真和海试实验验证。本文主要的工作有：1、分析了时变信道下对OFDM水声通信的影响以及时频二维差分在水声通信中的应用。根据水声信道的特性，提出二种基于误码率搜索频偏估计法。通过仿真实验和海试实验分析表明，基于误码率搜索频偏估计法可以较精确的估计出多普勒频偏，通过重采样，可以很好的消除多普勒频偏带来的影响。2、分析了频偏补偿方法，考虑到传统采用多相滤波器组实现插值和抽取改变采样率所需的滤波器数量大、实现复杂度高，从方便系统硬件实现角度，本文提出一种可变采样率的频偏硬件补偿方案，并进行了方案的分析、硬件实现；3、在上述工作基础上

7、，设计实现了一个基于STM32的OFDM水声通信系统，通过海试实验验证了时变信道下的OFDM水声通信系统性能。关键词：时变信道；OFDM；时频二维差分；STM32；多普勒频偏万方数据AbstractThe21stcenturywitnessesrapiddevelopmentofunderwateracousticcommunication，whichhasbeenwidelyusednotonlyinthemilitaryfield，butalsointhebusinessfield，suchasthedevelopmentand

8、utilizationofmarineresources，marineenvironmentmonitoring，marinesurveyingandmappingetc．However,theoceanchannelwithrand