基于超聲波通信道的信道估計和自適應調制技術研究.pdf

1、由于超聲波信號在金屬厚壁中傳輸時不受電磁屏蔽的影響，且傳輸損耗較小，因此超聲波非常適合用于金屬管壁等特殊環(huán)境下的通信。本文以超聲波穿金屬厚壁(Ultrasonic Through-Metal，UTM)通信信道為主要研究對象，采用正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術，克服超聲波在金屬信道中傳輸時產(chǎn)生的嚴重頻率選擇性衰落和多徑效應，對UTM通信系統(tǒng)中的信道估計和自

2、適應調制等技術進行了研究。
　　對基于超聲波透壁通信系統(tǒng)的信道估計和插值算法進行了研究。提出了一種基于離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform，DFT)的判決反饋估計算法。所提算法從兩方面消除了噪聲對信道響應估計值的影響。首先在信道估計時加入DFT，將只含有噪聲的信道沖激響應置零，消除循環(huán)前綴以外的噪聲干擾。其次在通過插值算法獲得數(shù)據(jù)符號對應的信道響應參數(shù)時，加入判決反饋算法，根據(jù)前一個符號計算下一OF

3、DM符號的信道響應參數(shù)。判決時首先比較調制后的數(shù)據(jù)與星座映射點的差異，以最小歐式距離為準則選擇最接近的星座點作為調制后的數(shù)據(jù)，從而校正誤差，然后根據(jù)校正值計算下一數(shù)據(jù)符號對應的信道響應參數(shù)。仿真結果表明，在相同的Eb/N0下，改進算法具有更好的誤比特率和均方誤差性能，在一定程度上提高了系統(tǒng)的接收數(shù)據(jù)速率。
　　對基于超聲波透壁通信系統(tǒng)的自適應比特和功率分配算法進行了研究。本文在基于OFDM的UTM通信系統(tǒng)上加入自適應調制算法，通過

4、仿真證明基于自適應調制的UTM通信系統(tǒng)好于固定調制下的UTM通信系統(tǒng)。并且針對Hughes-Hartogs自適應調制算法運算復雜度高的缺點，結合現(xiàn)有的優(yōu)化手段，提出了一種改進算法。改進算法從降低比特分配時的迭代次數(shù)和減少每次迭代的計算量兩方面考慮，通過更改比特分配的迭代步長，使每次迭代時分配的比特數(shù)目大于1，從而降低迭代次數(shù)。然后設置信道增益門限，令信道增益小于該門限值的子信道不參與比特分配，從而減少比特分配時的比較搜索，降低運算復雜度