基於線性調頻-OFDM和MIMO的水聲通信關鍵技術研究

《基於線性調頻-OFDM和MIMO的水聲通信關鍵技術研究》是依託華南理工大學，由潘偉鏘擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於線性調頻-OFDM和MIMO的水聲通信關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：潘偉鏘
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

水聲通信技術的發展水平是一個國家綜合實力的重要體現。本項目從提高水聲通信的有效性和可靠性、降低算法的複雜性的角度出發、結合無線通信和聲信號處理的研究成果，來研究基於線性調頻-OFDM和MIMO的水聲通信關鍵技術。本項目將重點研究複雜噪聲環境下抗都卜勒多載波調製理論與技術、都卜勒參數估計方法、聯合時間空間抗多徑分集技術、以及低複雜度的OFDM-MIMO信道資源分配方法等，研究成果有望提高現有水聲通信的可靠通信效率。由於我國是海洋大國，開發海洋是新世紀國家的發展戰略之一。水聲通信作為水下主要的通信手段, 能夠提供海洋產業開發的各種信息服務系統和產品，因此研製具有高可靠通信的水聲通信技術意義深遠。並且本項目的研究成果在民用和軍事領域方面均有非常好的套用前景。

結題摘要

聲波是水下無線通信的一個主要載體。水聲信道環境複雜且水聲信道頻帶極其有限使得水聲信道的辨識成為一個難題和制約著水下通信發展的主要瓶頸。本項目研究基於線性調頻-OFDM 的水聲通信關鍵技術。研究內容包括基於分數階傅立葉變換的線性調頻多址信號的解調理論與方法、水聲信道估計及濾波算法、水聲OFDM通信系統、仿真與水下實驗平台的建立。本項目已完成SCI收錄期刊論文4篇，EI收錄期刊論文4篇，EI收錄會議論文 8篇，申請發明專利4項，搭建了水聲通信硬體實驗的演示驗證平台，聯合培養博士生2名，碩士生3名。 主要進展與成果包括：1. 用線性調頻信號和有理小波信號作為探測信號，將水聲信道建模為一個寬頻時變多徑模型，採用時延-尺度擴展函式(DSSF)來表徵信道，並採用基於寬頻相關處理的寬頻解卷和稀疏重構，對DSSF進行了估計。2、針對稀疏的雙選擇性水聲信道下的 OFDM通信系統，採用線性調頻信號作為訓練序列，利用分數階傅立葉變換，研究了寬頻時變水聲信道的參數估計問題。我們建立了信道估計器的基函式擴展模型，並利用水聲信道的稀疏分簇特性降低信道估計中待估參數個數，採用疊代和面向判決的方式進行解調，信道初始信息根據已知的導頻信號獲取。該方法能夠有效準確地估計多徑的幅度、時延、都卜勒尺度因子等信道參數。3、提出了一種數據輔助的都卜勒頻移估計方法。訓練序列同時用於都卜勒頻移估計和信道估計。考慮傳統的幀結構，接收信號是同步的。我們利用訓練序列進行都卜勒頻移估計,採用最小均方差準則建立目標函式，並給出了離散尋優算法用於求解。4、搭建了一個水下通信硬體演示平台。