OFDM水声通信多普勒频移采样率转换算法

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ｏＦＤＭＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＡｃｏｕｓｔｉｃＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ０ｎ
ＧＵｏＴｉｅ — Ｈａｎｇ，ＺＨＡＯＤａｎ－ｆｅｎｇ，ＱＩＡＮＪｉｎ — ｘｉ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；
小接收机的计算量，适用于高速实时水声通信系统。
关键词：水声通信；正交频分复用；多普勒频移；过采样；线性插值；采样率转换
ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＤｏｐｐｌｅｒＳｈｉｆｔＳａｍｐｌｅＲａｔｅＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎｉｎ
Байду номын сангаас
２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００２７，Ｃｈｉｎａ）｜Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＴｏｔｈｅＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＦＤＭ）ＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＡｃｏｕｓｔｉｃ（ＵＷＡ）ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ
第４０卷第３期
Ｖ０ｌ＿４０
・
计
算
机
工
程
２０１４年３月
Ｍａｒｃｈ２０１４
ＮＯ．３
ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
移动互联与通信技术・
文章编号：１０００ — ３４２８（２０１４）０３ — ０１４７－０５
文献标识码；Ａ
中田分类号ｔＴＰ３９１
ＯＦＤＭ水声通信多普勒频移采样率转换算法
郭铁梁，赵且蜂，钱晋希
（１．哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨１５０００１；２．黑龙江科技学院理学院，哈尔滨１５００２７）
摘
要：对于ＯＦＤＭ水声通信系统，传统的基于数据辅助多普勒频移因子估计算法会降低系统的信息传输速率，对接收信号进行
采样率转换通常采用重采样的方法，计算量较大。针对上述问题，提出基于过采样技术的多普勒频移因子估计算法及采样率转换算法，通过采用对系统发射信号与接收信号采样点数进行比较的方法，得到多普勒频移因子的估值。在此基础上，利用上述过采样数据和线性插值算法对接收信号进行采样率的转换。理论分析和仿真结果表明，改进算法在保证系统性能的同时，可以大幅减
ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｄａｔａａｉｄｅｄｆｏｒＤｏｐｐｌｅｒＳｈｉｆｔＦａｃｔｏｒ（ＤＳＦ）ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，

水声OFDM系统多普勒频移和信道的联合估计

水声OFDM系统多普勒频移和信道的联合估计黄梅;孙海信;程恩;许小卡;蒯小燕【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(052)003【摘要】水声通信是近年来研究的热点,但由于水声信道本身的问题,如多径延迟、多普勒频移、信号衰减、窄带宽、时变等特点,使得水声通信传输数据速率低,传输误码率(BER)高.正交频分复用(OFDM)在水声通信中具有很大优势,但它对载波频率偏移(CFO)敏感.基于循环前缀正交频分复用(CP-OFDM)的水声通信系统,对多普勒引起的CFO进行补偿,同时利用延迟-多普勒域中的稀疏性对水声双选信道进行压缩感知信道估计.通过计算机仿真和水池实验,验证了这种双选信道估计的有效性和可靠性.【总页数】7页(P326-332)【作者】黄梅;孙海信;程恩;许小卡;蒯小燕【作者单位】厦门大学信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005;厦门大学信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005;康涅狄格大学电子与计算机工程系,斯托尔斯06269;厦门大学信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005;康涅狄格大学电子与计算机工程系,斯托尔斯06269;中国科学院水声环境特性重点实验室,北京100190;中国科学院声学研究所,北京100190;厦门大学信息科学与技术学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361005【正文语种】中文【中图分类】TN92【相关文献】1.基于训练序列的水声信道多普勒频移估计 [J], 刘平;陈芳炯;冯静;潘伟锵;2.稀疏多径信道环境中MIMO-OFDM系统的IQ不平衡和信道联合估计 [J], 梁彦;束锋;张一晋;Berber Stevan3.基于信道探测技术的MIMO-OFDM系统信道及其相关性的联合估计 [J], 屠佳;杨炜伟;蔡跃明;徐友云4.水声信道下Chirp信号参数与信道时延的联合估计 [J], 樊军辉;彭华;付君;魏驰5.水声信道下Chirp信号参数与信道时延的联合估计 [J], 樊军辉; 彭华; 付君; 魏驰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

水声通讯中OFDM调制技术研究

水声通讯中OFDM调制技术研究水声通信是一种利用水环境传输信息的技术，适用于水下数据传输、声呐测距、地震勘探等领域。

由于水中信道受多种复杂因素影响，如多径传播、海水吸收、表面反射等，传统的基于单载波调制的水声通信难以满足高速、高质量、深度的信息传输需求。

OFDM（正交频分复用）调制技术作为一种多载波调制技术，通过将传输信号分成多个小块，在不同的载波上同时传输，具有抗干扰能力强、传输速率快、频谱利用率高等优点，因此成为水声通信领域的研究热点。

一、OFDM调制技术的基本原理OFDM技术将传输带宽分为若干个子载波，每个子载波之间正交，可以实现不同子载波的并行传输。

具体地，将要传输的数据以一定速率进行调制后发送到n个正交子载波上，符号时间为子信道的长度，可以方便地设计接收滤波器。

同时，OFDM系统还引入了循环频率前缀（Cyclic Prefix，CP）技术，以保证信号之间的正交性，进一步减小系统误码率。

二、OFDM调制技术在水声通信中的优势1. 抗多径传播干扰多径传播是水下信号传输中常见的问题，会引起码间干扰和时延扩展等问题。

OFDM技术通过将数据流分成多个子载波进行传输，这些子载波在水下传播具有不同的延迟、相位和振幅，能够有效地减少多径衰落效应，提高码间抗干扰能力。

2. 高速传输基于OFDM调制技术的水声通信系统能够实现高速数据传输，因为子载波之间具有正交性而不会相互干扰，通过合理设计带宽、子载波个数以及信道编码等便可提高传输速率。

3. 增大频谱利用率水下信道的带宽有限，而随着水声通信的广泛应用，频谱资源变得越发稀缺。

OFDM技术将信道带宽分成多个子信道，通过正交子载波实现同时传输，从而实现提高频谱利用率的目的。

三、OFDM调制技术在水声通信中的应用现状OFDM技术在水声通信领域具有广泛应用前景，并已经投入到实际工程中。

例如，美国海军开发了基于OFDM的水声通信系统，采用了多通道设计和自适应调整功能，可实现1.5Mbps的高速数据传输。

OFDM水声通信多普勒频移采样率转换算法-计算机工程

OFDM 水声通信多普勒频移采样率转换算法
郭铁梁 1,2，赵旦峰 1，钱晋希 1
(1. 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，哈尔滨 150001；2. 黑龙江科技学院理学院，哈尔滨 150027) 摘要：对于 OFDM 水声通信系统，传统的基于数据辅助多普勒频移因子估计算法会降低系统的信息传输速率，对接收信号进行采样率转换通常采用重采样的方法，计算量较大。针对上述问题，提出基于过采样技术的多普勒频移因子估计算法及采样率转换算法，通过采用对系统发射信号与接收信号采样点数进行比较的方法，得到多普勒频移因子的估值。在此基础上，利用上述过采样数据和线性插值算法对接收信号进行采样率的转换。理论分析和仿真结果表明，改进算法在保证系统性能的同时，可以大幅减小接收机的计算量，适用于高速实时水声通信系统。关键词：关键词：水声通信；正交频分复用；多普勒频移；过采样；线性插值；采样率转换
1 概述
在水声(Under Water Acoustic, UWA)通信系统中，多普勒频移(Doppler Shift, DS)主要是由发射机与接收机之间的相对运动、水体自身的复杂运动及发射道较窄的带宽也导
[1]
率偏移，使得 OFDM 水声通信系统的接收端产生了较大的子载波间的干扰(Inter Carrier Interference, ICI)[2-3]。因而，对于多普勒频移的准确估计是减小 ICI 的关键问题之一。然而，多普勒频移估计首先需要在接收端进行多普勒频移因子(Doppler Shift Factor, DSF)的估计，再利用 DFS 对接收信号进行采样率转换，进而消除多普勒频移。所以，对于 DSF 的估计和采样率转换算法是进行多普勒频移估计的关键，传统的 DSF 估计算法通常采用插入辅助数据的方法，文献[4]中主要利用线性调频信号进行 DSF 估计，而文献[5]中则是利用 OFDM 符号中的循环前缀作为辅助数据估计出 DSF，文献[6-7]利用接收端信号的功率随信道的变化

OFDM水声通信中的综合多普勒补偿方法

OFDM水声通信中的综合多普勒补偿方法
崔健;黄建国
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2008(044)001
【摘要】正交频分复用(OFDM)技术已经应用于水声通信中,是一种高速传输的方法.但是OFDM的传输对于子载波正交性的要求很高,所以水声通信中存在的严重多普勒频率偏移限制了OFDM技术在水声通信中的应用.分析了适合于收发双方的多普勒估计与补偿技术,提出了综合多普勒补偿方法,即综合利用循环前缀法和利用训练序列进行多普勒估计与补偿.结合实际湖试水声信道进行实验,结果验证了该方法有效地降低了误码率,优于传统的多普勒估计与补偿方法.
【总页数】4页(P129-131,134)
【作者】崔健;黄建国
【作者单位】西北工业大学,航海学院,西安,710072;西北工业大学,航海学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.直接序列扩频水声通信中的自适应多普勒补偿方法 [J], 雷开卓;韩晶;黄建国
2.水声协作通信中的自适应频域多普勒补偿研究 [J], 刘志勇;丁宝祺;周蕾;王樱华
3.基于 OFDM 的水声通信非一致多普勒补偿方法 [J], 王彪;丁鹭飞;支志福;戴跃伟
4.UUV平台OFDM水声通信时变多普勒跟踪与补偿算法 [J], 普湛清;王巍;张扬帆;李宇;黄海宁
5.基于频域变采样的OFDM水声移动通信多普勒补偿算法 [J], 王巍;尹艳玲;刘凇佐;王玥;乔钢
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水声OFDM系统多普勒频移和信道的联合估计

水声通讯中OFDM调制技术研究

OFDM水声通信多普勒频移采样率转换算法-计算机工程

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