多載波定向水聲通信系統(tǒng)均衡器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人們對(duì)海洋的開發(fā)和利用,水下通信成為人們?cè)诿裼眉败娛禄顒?dòng)中必不可少的一項(xiàng)技術(shù)。不同于空氣等無(wú)線電傳播介質(zhì),海洋及湖泊環(huán)境中,聲波是目前唯一可以有效進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播的媒介,而OFDM技術(shù)可以有效適應(yīng)水聲信道多途干擾強(qiáng)、可利用帶寬少的特點(diǎn)。然而為了盡可能地提高水聲通信的性能,增強(qiáng)對(duì)頻率選擇性衰落的抵抗、避免碼間干擾,還必須設(shè)計(jì)良好的信道估計(jì)及均衡器。
　　本文在通用的OFDM水聲通信系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,對(duì)信道估計(jì)器和均衡器的算法及結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行了研究,結(jié)合不同的信道環(huán)境通過(guò)仿真對(duì)比不同算法結(jié)構(gòu)下接收機(jī)的性能。以此為基礎(chǔ),在考慮 FPGA硬件資源的前提下設(shè)計(jì)出可以在硬件平臺(tái)上工作并具有較好效果的接收機(jī)均衡器,主要完成的工作包括:簡(jiǎn)單介紹了OFDM水聲通信系統(tǒng)的基本原理及發(fā)展現(xiàn)狀,對(duì)目前國(guó)內(nèi)外在信道估計(jì)及均衡方面的研究現(xiàn)狀做了闡述和概括;分析了OFDM技術(shù)在水聲通信中的優(yōu)勢(shì)以及信道估計(jì)和均衡對(duì)于提高水聲通信性能的重要性;結(jié)合水聲信道的特點(diǎn),針對(duì)其可利用帶寬窄、多途干擾大、頻率

3、選擇性衰弱強(qiáng)的特點(diǎn),研究了信道估計(jì)及均衡算法的原理,歸納了常用算法的優(yōu)點(diǎn)和缺陷,提出了適用于本OFDM水聲通信系統(tǒng)的信道估計(jì)器及均衡器的幾種算法和結(jié)構(gòu)作為重點(diǎn)研究對(duì)象。在Matlab中建立OFDM水聲通信系統(tǒng)接收機(jī)的整體模型,并在其中加入信道估計(jì)及均衡模塊,通過(guò)調(diào)整信道參數(shù)模擬不同的信道環(huán)境,將不同的算法及其經(jīng)過(guò)改良后的設(shè)計(jì)通過(guò)Matlab進(jìn)行仿真,通過(guò)對(duì)比不同信噪比下的誤碼率提出最終適合在 FPGA硬件系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的算法。根據(jù)仿真結(jié)

4、果,設(shè)計(jì)了可以在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的均衡器以及相應(yīng)的信道估計(jì)和均衡算法,并將其加入接收機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。通過(guò)分析硬件資源使用情況驗(yàn)證計(jì)算復(fù)雜度。開發(fā)了FPGA與上位機(jī)PC之間的數(shù)據(jù)緩沖器以便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。最后將設(shè)計(jì)好的均衡器連同發(fā)射機(jī)接收機(jī)一起進(jìn)行水桶及淺水實(shí)驗(yàn),并利用水聲發(fā)生陣列進(jìn)行普通情況的水聲傳輸及定向傳輸,驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的解決方案確實(shí)可以有效對(duì)抗多徑干擾及頻率選擇性衰落,保證良好的誤碼率。
　　通過(guò)均衡器的加入,可以顯著改