水声FTN系统中双向软信息迭代接收算法

论文摘要

近年来,军用、民用海洋信息化工程得到快速发展,水下通信的广泛应用需求迫切需要高速率可靠通信技术的支持,特别是在信息需要实时处理的领域。目前,水声通信技术是进行水下无线通信的主要技术手段,而水声信道因其自身严重时变、多径、多普勒等效应使得接收信号发生混叠,带来严重的码间串扰（Inter Symbol Interference,ISI）;超奈奎斯特（Faster Than Nyquist,FTN）技术可以打破Nyquist准则的限制,使系统获得更高的传输速率,但却以引入自身ISI为代价。而如何在水声FTN系统接收端以较低复杂度算法的对严重的ISI进行消除成为制约FTN传输技术应用于水声通信的主要问题。因此,本文针对水声FTN系统接收端均衡技术展开分析和研究。主要工作概述如下:1.对水声信道特性进行详细的分析,对FTN传输理论和Mazo界进行推导并仿真,验证FTN传输的可行性,从本质上掌握水声FTN传输系统ISI产生的原因。2.推导单载波水声FTN传输系统等效模型,基于此模型,研究分析传统均衡算法在水声FTN传输系统中的适用性,主要包括线性均衡算法如最小均方误差（Mininum Mean Squared Error,MMSE）均衡算法、判决反馈均衡算法和Turbo均衡算法。3.针对水声信道时变快等特点,设计双向帧结构,在信道估计算法的基础上结合MMSE-Turbo结构软信息交互原理,提出一种适用于FTN传输系统的低复杂度双向时域均衡的Turbo软信息迭代接收算法并在瑞利衰落多径信道和模拟时变水声信道中进行仿真分析,验证算法具有良好的误码率性能和较低的复杂度。4.将上述算法应用到水声FTN接收机中,引入空间分集技术并对其时间反转合并算法进行推导,提出一种双向时域均衡的Turbo软信息迭代分集接收算法。为了加快收敛速度,将时域均衡扩展到时-频二维均衡,提出一种双向时频联合均衡的Turbo软信息迭代分集接收算法。5.在浙江千岛湖进行不同加速因子、不同距离、不同季节、不同移动速率的实验。实验结果表明,本文提出的算法在水声FTN传输系统的不同应用场景中都具有良好的误码率性能,具有一定的实际应用价值。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹鼎

导师: 余华,杨一帆

关键词: 超奈奎斯特,水声通信,迭代接收

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,工业通用技术及设备,电信技术

单位: 华南理工大学

基金: 国家自然基金项目“超奈奎斯特速率传输的高谱效水声通信研究”(编号:61771202)

分类号: TB56;TN929.3

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.003848

总页数: 95

文件大小: 5057K

下载量: 34

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标签：超奈奎斯特论文;  水声通信论文;  迭代接收论文;