组合OFDM自适应均衡技术的研究-夏博(中国航海学会通信导航专业委员会学术年会论文集)

清华导师简介,部分王京教授简介：1958年1月出生，男，清华大学教授，博士生导师。

现任清华信息科学与技术国家实验室副主任，清华大学信息技术研究院无线与移动通信技术研究中心主任、微波与数字通信国家重点实验室副主任兼无线传输与个人通信研究室主任。

中国第三代移动通信系统研究开发项目总体专家组专家，国家十五863计划FuTURE（B3G/4G）项目专家组专家，TD-SCDMA研究开发和产业化项目专家组专家，TD-SCDMA产业化联盟专家组专家。

目前已经培养博士生12名，硕士生30多名。

主讲《通信原理》、《数字微波通信》、《通信新技术讲座》等课程。

申请国家发明专利40余项，已获得批准的有16项；发表论文130余篇，其中SCI收录22篇，其中在IEEE Communications Magazine 上发表两篇论文。

曾承担过多项863项目和科技攻关项目，以及国防预研和型号项目。

承担的中国第三代移动通信系统研究开发项目获2003年国家科学技术进步二等奖，另获国防科学技术奖二等奖1项。

主要研究领域是无线移动通信和宽带无线传输技术，包括B3G/4G移动通信、WCDMA、TD-SCDMA系统研究，调制解调技术、纠错编译码技术、移动通信抗衰落技术、MIMO与时空联合数字信号处理技术、分布式无线通信系统等。

陆建华*陆建华：男，汉族，1963年7月生。

1986、1989年分别获清华大学电子工程系学士、硕士学位，之后留校任教，1995年由学校公派赴香港科技大学攻读博士学位，学成后于1998年返回学校。

现为清华大学教授、博士生导师，清华大学航空航天学院副院长、空天信息技术研究所所长。

长江学者特聘教授，系国家―863‖计划专家组专家，国家―973‖项目首席科学家，国家广电总局科技委特邀委员。

研究方向为宽带无线通信、多媒体信号处理等。

主持完成国家973课题、自然科学基金重点项目、863重点项目、教育部重大科研项目等多项研究任务，取得多项创新研究成果，部分技术被用于国家重要工程研究项目中，具有重要应用前景。

基于OFDM技术的无线通信系统的信道估计的研究目录1绪论 (1)1.1 研究内容及背景意义 (1)1.2 本论文所做的主要工作 (2)2 OFDM系统简介 (3)2.1 单载波通信与多载波通信 (3)2.2 OFDM基本原理 (5)2.3 OFDM的优缺点 (6)2.4 OFDM系统的关键技术 (7)3 OFDM信道估计及其性能仿真 (9)3.1 信道估计概述 (9)3.2 信道估计的目的 (10)3.3 OFDM信道特性 (10)3.4 信道估计方法 (13)3.4.1 插入导频法信道估计 (13)3.4.2 最小平方(LS)算法 (14)3.4.3 最小均方误差估计(MMSE) (17)3.4.4 线性最小均方误差(LMMSE)算法 (18)3.4.5 基于DFT变换的信道估计 (19)3.5性能比较与分析 (21)4改进的DFT算法及其性能仿真 (23)4.1 算法简介 (23)4.2 性能仿真 (25)5 结论与展望 (30)参考文献................................................................................. 错误!未定义书签。

答谢.. (31)1 绪论1.1 研究内容及背景意义近30年来，移动通信领域经历了从模拟到数字，窄带到宽带，低数据传输速率到高数据传输速率的演变。

第一代(1G:AMPS、TACS)和第二代(2G:GSM、IS-95CDMA)移动通信只能提供语音业务或部分低数据业务，为了实现个人通信，移动互联网，高清视频点播等超宽带，高数据传输速率业务，人们相继提出第三代(3G:CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA)和第四代(4G：LTE TDD、LTE FDD)移动通信，而其中的关键技术之一——正交频分复用(OFDM)成为研究热点。

OFDM技术的提出可以追溯到上世纪60年代，但由于当时大规模集成电路的限制，OFDM并未得到重视。

水声通信技术研究进展与技术水平现状摘要：人类对海洋的深入探索和利用推动了水声通信技术的快速发展,特别是最近二十年,水声通信技术水平大幅提高,技术发展也呈现了一些新的趋势。

本文综合国内外最新发表的学术论文与实验结果,梳理了水声通信技术发展历程以及未来趋势,重点在调制方式、编码方法等方面总结出当前水声通信领域的前沿研究方向。

在此基础上,本文归纳得出当前水声通信科研实验水平和商用系统性能的上界,这对于衡量水声通信技术的发展水平具有一定的参考意义。

关键词：水声通信;单载波调制;多载波调制;信道编码1 引言人类的海洋活动日益增多,对水下信息传输提出更多更高的需求。

水下无线通信技术的发展推动了人类海洋活动模式的演进与变革,应当引起足够重视。

声波是水下无线通信首选的信息载体,水声通信一般是指水下的移动体与固定体之间,或者移动体相互之间通过声波信道进行的通信。

水声信道特性十分复杂,一般来讲具有多途、频散、环境噪声高、信道带宽窄、多普勒频移大等特点。

特别是海洋中存在各种时间和空间尺度的海洋动力过程,引起了水体的非均匀性,加之海面的随机波动性和海底的不平整性等因素,均会对水中的声波传播造成影响,因此水声信道存在显著的空间差异和时间起伏,这会严重影响到水声通信设备对信号的可靠检测和解码,实现稳健水声通信的难度很大。

近二十年来,研究人员在认知水声传播规律和信道特性、提高水声通信速率和距离、对抗信道衰落和起伏等方面进行了大量的研究探索;同时,得益于信号处理理论技术的突破和计算机性能的跃升,联合均衡译码[1-2]、近香农限信道编译码、多载波调制[3]、多输入多输出[4]等一系列先进的通信信号处理技术先后涌现并得以引入到水声通信领域,取得了许多性能优异的实验结果,部分技术已经开始转入工程化应用。

本文将按以下结构对当前水声通信的技术水平与技术发展趋势进行梳理:第2节,简要梳理水声通信技术发展脉络,并重点介绍当前水声通信的几个研究热点和最新进展情况。

通信与信息系统专业、信号与信息处理专业硕士研究生培养方案（2013版）一、培养目标1．学习和掌握马克思主义基本理论，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的道德品质、较强的事业心和健康的体魄，积极为社会主义现代化建设服务；2．树立实事求是、勇于创新的科学思想，系统地掌握信息与通信工程学科（通信与信息系统专业、信号与信息处理专业）的基础理论、专业知识和实践技能，具有较强的独立从事科学研究工作的能力；3．掌握一门外语，并能熟练地运用。

二、学习年限及时间分配1．学习年限：3年。

2．课程学习实行学分制，研究生完成规定的学分要求方可申请论文答辩。

3. 硕士研究生在校培养期间，实行学期注册制度，未注册者终止其下一阶段各培养环节内容的登记备案。

4．硕士研究生的学位论文工作，累计不应少于18个月。

三、课程设置及学分要求1．硕士研究生的课程设置分为必修课和选修课；课程总学分应不低于32学分。

其中必修课按公共课、学科基础课、专业课设置，必修课学分应不低于18学分：（1）马克思主义理论课:60学时，3学分；（2）第一外国语:100学时，3学分；（3）学科基础课和专业课：不少于12学分。

2. 硕士研究生的课程考试实行重修重考制度，成绩合格获得相应学分，在提请答辩前必须获得全部学分。

3. 补修课程是针对跨专业招收的研究生补学本学科本科主干课程而设置的，须考试通过，但不计入学分。

四、培养计划硕士研究生在入学后的一个月内，依照专业培养方案，在导师的指导下制定个人培养计划。

培养计划的制定既要保证研究生具备本领域系统的基础理论和专门知识，又要有利于研究生个性的发挥。

培养计划经导师签字后交院研究生办公室存档备案，中途如需调整，需要到院研究生办公室办理变更手续。

五、文献阅读专业文献阅读及报告是硕士研究生了解学科前沿、掌握学科发展动态的有效手段，是培养研究生独立获取知识能力的重要环节。

中、外文献的阅读数量要求不少于50篇，其中外文文献不少于20篇，在完成阅读后写出阅读报告，经指导教师批阅后给出成绩，合格者获得1个必修学分。

水声通信中的频率选择性衰落技术研究在当今的通信领域，水声通信作为一种特殊的通信方式，在海洋探索、水下监测、军事应用等众多领域发挥着至关重要的作用。

然而，水声信道的复杂性给通信带来了诸多挑战，其中频率选择性衰落就是一个不容忽视的问题。

要理解频率选择性衰落，首先得明白水声信道的特点。

与陆地无线通信信道相比，水声信道具有传播速度慢、多径传播严重、环境噪声大等显著特点。

声音在水中传播时，会由于海面、海底的反射以及水体中的不均匀性，产生多条传播路径。

这些不同路径的信号到达接收端的时间和强度各不相同，导致接收信号出现时延扩展。

当时延扩展超过了发送信号的符号周期时，就会引发频率选择性衰落。

频率选择性衰落会对水声通信的性能产生严重影响。

它会导致信号失真、误码率上升，从而使得通信质量大幅下降。

为了应对这一问题，研究人员提出了多种技术和方法。

其中，均衡技术是一种常见且有效的手段。

均衡器的作用就像是一个“校正器”，它能够对接收信号中的失真进行补偿，减小多径传播带来的影响。

自适应均衡器通过不断地调整自身的参数，以适应信道的变化，能够在复杂的水声环境中取得较好的效果。

例如，最小均方误差（LMS）均衡算法和递归最小二乘（RLS）均衡算法，它们在不同的场景下都有着广泛的应用。

另一种重要的技术是分集技术。

分集技术的基本思想是通过发送或接收多个独立的信号副本，来降低衰落对通信的影响。

常见的分集方式包括空间分集、频率分集和时间分集。

在水声通信中，由于空间受限，频率分集和时间分集应用得更为广泛。

通过在不同的频率或不同的时间发送相同的信息，即使部分信号受到衰落影响，只要还有其他未受严重影响的副本，就能够保证信息的可靠传输。

多输入多输出（MIMO）技术在水声通信中也逐渐受到关注。

MIMO 系统通过在发送端和接收端使用多个天线，能够有效地利用空间资源，提高信道容量和通信可靠性。

在水声环境中，合理布置多个收发换能器，可以增加通信的自由度，减轻频率选择性衰落的影响。

【创新之路】Way of Innovation2016年1月12日早上8点，西南印度洋上阳光明媚，在止荡绳的牵引下，“潜龙二号”缓缓没入水中，它好似一条黄色的“胖鱼”迅速向下游去，很快便消失在视野范围之内。

它要游向何方？导航系统自会告诉它答案。

导航就好似运载体的眼，可以带它们到达任何未知的地方。

徐博的工作就是使这双眼变得更加炯炯有神。

涉足海洋运载器导航领域以来，他积极开展了惯性导航、组合导航、初始对准、信息融合研究，将理论建模、仿真分析与实船验证相结合，为此徐博投入了大量的精力与心血。

描绘汪洋中的无形坐标在海洋运载器导航设备领域，常常会听到A U V这个英文缩写，它全称为“自主式水下机器人”，相对应的是有缆水下机器人。

由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制，隐蔽性好等优点，从20世纪60年代中期起，工业界和军方开始对无缆水下机器人产生兴趣。

经过发展，它们应用广泛，在民用领域可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。

直至21世纪，我国力争在“开发利用深度资源、加强深海探测与科学研究、提高海洋综合防卫能力”这3个重要战略上取得突破性进展，亟待开展深远海空间站等军民用深海装备的关键技术研究和装备研制，提升深海探测开发和海洋综合防卫能力，为打开我国深海经济领域和国防建设的新局面提供强有力的技术支撑。

国家发展大背景下，传统单一的A U V已不能完成或不能高效完成复杂任务，于是水下多A U V编队协同作业模式应运而生。

受高成本和水下环境限制，多AUV编队可以通过高低精度搭配、导航信息网络共享从而实现整个编队的高性能定位与导航，这叫做“多AUV协同导航”。

“水下多AUV编队协同作业也是今后国家的重点关注领域，而水下环境的复杂性也对多AUV协同导航提出了更高的要求，目前国内的研究还停留在理论推导与仿真阶段，因此确立了将水面/水下运载器的编队协同导航性能优化为今后的研究方向”，徐博说道。