水声通信中多普勒系数估计方法研究

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OFDM水声通信系统中均衡及多普勒补偿的实现研究的开题报告

OFDM水声通信系统中均衡及多普勒补偿的实现研究的开题报告

OFDM水声通信系统中均衡及多普勒补偿的实现研究的开题报告一、研究背景随着科学技术的不断进步,水下通信技术在军事、民用等领域中具有重要的应用价值。

OFDM水声通信系统是一种有效的水下通信技术,可以实现高速数据传输和降低码间干扰。

然而,水声传播的复杂性和随机性以及多普勒效应等因素会对OFDM水声通信系统的性能产生影响,因此需要进行均衡和多普勒补偿。

本研究旨在探究OFDM水声通信系统中的均衡及多普勒补偿技术,提高系统性能。

二、研究目的本研究的主要目的有以下几点:1、研究OFDM水声通信系统的基本原理和技术特点;2、分析水声信道的影响因素及其对OFDM系统的影响;3、探究OFDM水声通信系统中的均衡技术;4、探究OFDM水声通信系统中的多普勒补偿技术;5、通过模拟实验验证所提出的均衡及多普勒补偿技术对系统性能的提高作用。

三、研究内容1、OFDM水声通信系统的基本原理和技术特点通过对OFDM水声通信系统的基本原理和技术特点进行分析和研究,了解OFDM水声通信系统的通信特点和限制因素。

2、水声信道的影响因素及其对OFDM系统的影响分析水声信道的复杂性和随机性以及多普勒效应等因素,研究它们对OFDM水声通信系统的影响,为后续均衡和多普勒补偿技术的研究提供基础。

3、OFDM水声通信系统中的均衡技术研究OFDM水声通信系统中的均衡技术,包括线性均衡和非线性均衡等,探究它们的原理和应用方法。

4、OFDM水声通信系统中的多普勒补偿技术研究OFDM水声通信系统中的多普勒补偿技术,包括预测和反演等技术,探究它们的原理和应用方法。

5、实验验证与分析通过实验验证所提出的均衡及多普勒补偿技术对OFDM水声通信系统的性能提高作用,并分析实验结果。

四、研究意义1、对于水下通信技术的研究和应用具有一定的促进作用;2、深入探究OFDM水声通信系统中的均衡和多普勒补偿技术,提高了OFDM水声通信系统的性能;3、研究结果可为优化OFDM水声通信系统提供一定依据和指导。

基于分数阶Fourier变换的水声通信多普勒系数估计技术研究

基于分数阶Fourier变换的水声通信多普勒系数估计技术研究
e e t si t n me h d b s d o f cse tma i t o a e n FRF i e i e yt o u e i o T sv rf d b c mp t rsmulto i he ain

Ke wo d : r ci n l o re a so m ; p l r e c e t Un e ae o si mm u ia in y r s F a t a u r o F i Tr n f r Do p e Co f in ; d r t r i w Ac u t Co c n ct o
0 引言
时域 与 频域 的信 息 ,使 F T具 有许 多 传统傅 里 叶
多普勒效应是移动通信中产生信号畸变的一个
重要原因, 尤其是在水声信道中, 由于声波在水 中传 播速度远低于电磁波在空气中的传播速度 , 水声通 信 中的多普勒效应要远大于空气 中无线电通信的多
普 勒效 应 。水 声通信 中的多普勒效 应 会带 来高 误码
fa to a o ie r n f r lha e o s d Th p e o 伍 c e s a e o t i d b si ai g c ip r t r ci n lF ur rta s o l s be n pr po e l e Do pl rc e int r b ane y e t tn h r ae m
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霍雁明 刘 媛 张 晓 :
HuoYa m i g n n Li u Yua Zha g Xio n n a
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水声多径信道多普勒因子精确估计方法

水声多径信道多普勒因子精确估计方法

电声技 2 0 第 4 第 2 l 7 0 - 3卷 1 b/ 1  ̄ 期I l 一
水 声 工 程
晌 @0 圃 @ ,
@⑥凹 瑚@ 匡响⑨6 ¥ 回@@嗍响⑨
多 普 勒 的影 响 通 常 建 模 为
r£ [1 a)] () ( + t () 1
rt= x [1 o)ln t () h s( +zt () +
如下 :
L M 信号可表示 为 F

( )在判 断 信 号 到 达后 , 发 射 信 号 的 长 度 D, 1 按 取
st=i( ̄ l ()s 2r抖 n f
) ∈[ , ,t 0 7 ]
() 5
尾部 L M信号 , F 与首端 L M 作互相关 F
式 中 为 L M 信号 的起 始频率 , F 为线性调频 信号 的 调制率 ,> 0为正调频 ,< 为 负调频 , /O x 为信号脉 冲宽 度, 信号带宽为 B, 有如下关 系成立
其匹配滤波器输出的相关 波形在时间上发 生位移 。但 是, 由于大 多普勒 因子 和多径传 播 的影 响 , 按照该 常
重的时 、 、 变信道 。水声信道 的复 杂性 及多变性严 频 空
重 限 制 了水 声 通信 性 能 。 别 对 于 移 动 水 声 通 信 , 特 由于
但 是 该 方 法 以及 改 进 方 法 在 多径 传 播 情 况 下 估 计 性 能
声 波 在 海 水 中 的传 播 速 度 仅 为 1 0 /,而航 行 器 在 0 s 5 m
因 子估 计 最 典 型 的 方 法 即 文 献 [] 提 方 法 , 在 通 信 3所 即
展 , 界 各 国对 水 声 通 信 技 术 的要 求 非 常 迫 切 。 声 通 世 水

水下声纳信号处理中的多普勒效应研究

水下声纳信号处理中的多普勒效应研究

水下声纳信号处理中的多普勒效应研究水下声纳技术是一种广泛应用于海洋探测和测量、海洋资源勘探和开发、以及海洋军事等方面的技术。

在进行水下声信号的探测、定位和追踪时,信号的频率和多普勒效应是重要的研究内容。

因此,多普勒效应在水下声纳信号处理中起着重要的作用,本文将针对多普勒效应在水下声纳信号处理中的研究进行探讨。

一、多普勒效应的基本概念多普勒效应是物体运动引起的频率变化现象,简单地说就是由于物体向接收者或发射者靠近或远离,导致接收或发射的频率发生改变。

在水下声纳技术中,水体运动、目标运动等因素都可能引起多普勒效应,从而影响声波传播和接收,因此对多普勒效应进行研究十分重要。

二、多普勒效应在水下声纳技术中的应用多普勒效应在水下声纳技术中有着广泛的应用,包括水下目标测速、自适应滤波和目标跟踪等。

水下目标测速是指通过测量多普勒效应,来获得目标的速度信息;自适应滤波是指根据多普勒效应进行滤波,以获得更准确和清晰的信号;目标跟踪是指利用多普勒效应来实现目标的实时跟踪,从而提高声纳探测的灵敏度和精度等。

三、多普勒效应的研究方法多普勒效应的研究方法主要包括理论计算和实验测量两种,其中理论计算主要是通过对声学模型的建立来进行预测和分析;而实验测量则是通过采集实际声学信号来进行分析和验证。

针对多普勒效应的理论计算方法可以分为频域方法和时域方法。

频域方法主要是通过对声波传播的频谱分析来计算多普勒效应,该方法适用于任意形状和大小的目标。

时域方法则是通过对声波传播的时间域分析来计算多普勒效应,该方法适用于线性或平面运动的目标。

实验测量则是对多普勒效应进行验证和分析的重要手段。

常用的实验测量方法包括模拟实验、水池实验和海试实验等。

其中模拟实验可以通过对水中浮体或管道等模拟目标进行测量来得到多普勒效应;水池实验则是通过在水池中设置实际目标,根据实际目标的速度和距离变化来测量多普勒效应;海试实验则是通过在海洋中设置实际目标,根据实际情况进行测量。

OFDM水声通信多普勒频移的最大似然估计

OFDM水声通信多普勒频移的最大似然估计
GU O T i e l i a n g, R E N Du n l i a n g, H AO J u n c a i , J I ANG H o n g x i ( S c h o o l o f S c i e n c e s , H e i l o n g j i a n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e& T e c h n o l o g y , H a r b i n 1 5 0 0 2 2 , C h i n a )
a n d ̄ e q u e n c y o f u n d e r w a t e r a c o u s t i c ( U WA)c h a n n e l ,a n d a b o v e a l l o v e r c o mi n g t h e n o t o r i o u s e f f e c t o n
移 的估计 方 法 , 用 于估计 和补偿 接 收 机 的 多普 勒 频 移 。该 方 法 以 O F D M 数 据 块 为研 究 对 象, 假 设 在 一个 O F D M 数据 块 内多普 勒 因子 不 随路 径 变化 , 采 用 最 大似 然估 计 算 法 估计 多普 勒 频 移 , 通 过 仿真 分析 系统 多普 勒 因子 临界 值 , 并将 多普 勒 因子估 计 方差 与克拉 美罗界进行 比较 。结果 表 明 : 系 统存在 一 个信噪 比范 围并 一1 5~ 0 d B, 此 时估 计 方差 最 接 近 于克 拉 美 罗界 。 该 方 法还 可 以给 出 系 统 多普勒 因子 的 临界值 , 能 够保证 在 不 同信 道条 件 下估计 参数 的 一致性 , 提 高 了多普 勒 因子 的估 计
Vo 1 . 26 No. 多普 勒 频 移 的最 大似 然 估 计

一种水下多普勒估计的算法与研究

一种水下多普勒估计的算法与研究

一种水下多普勒估计的算法与研究摘要本文针对水下多普勒估计问题进行了探究,提出了一种基于Kalman 滤波的算法。

首先介绍了水下多普勒效应和其在水下通信中的应用,然后对现有的水下多普勒估计算法进行了分析和比较,指出其存在的问题。

接着,提出了基于Kalman 滤波的算法,并对其进行了详细的推导和实验验证。

最后,对该算法的优势和不足进行了总结和展望。

关键词:水下多普勒效应;水下多普勒估计;Kalman 滤波算法引言在水下通信中,多普勒效应是一个普遍存在的问题。

由于水的折射率较大,在水中传播的信号的频率会发生改变,这就是水下多普勒效应。

水下自由液面波动、水下航行器、水下传输等应用场景中都有可能出现多普勒效应的影响。

因此,水下多普勒估计是一项必要的技术,在水下通信中具有广泛的应用前景。

目前,已经有多种水下多普勒估计算法被提出。

这些方法包括线性回归、自适应滤波、神经网络等。

然而,这些方法存在着各自的局限性,例如需要大量的训练数据、计算复杂度高等问题,这些都制约了水下多普勒在实际应用中的推广和应用范围。

本文提出了一种基于Kalman 滤波的算法,该算法可以有效地估计水下多普勒效应。

Kalman 滤波算法是一种经典的状态估计方法,特别适用于线性系统。

通过对水下多普勒效应的建模和Kalman 滤波算法的理论分析,本文提出了一种新的水下多普勒估计方法。

本文的组织结构如下:第二部分介绍水下多普勒效应和现有的水下多普勒估计算法;第三部分介绍Kalman 滤波算法及其在水下多普勒估计中的应用;第四部分为实验结果和分析;第五部分总结本文,提出展望。

水下多普勒效应与现有的估计算法1.水下多普勒效应水下多普勒效应是由于水折射率的变化引起的,它是水下通信中的一个普遍问题。

在水中,信号的传播速度和传播方向都会因为水的折射率而发生变化。

这种变化就是多普勒效应,它对水下通信的可靠性和稳定性都有很大的影响。

图1:水下多普勒效应示意图2.现有的估计算法目前,已经有多种水下多普勒估计算法被提出。

水声通信 多普勒补偿

水声通信 多普勒补偿

水声通信多普勒补偿水声通信是一种利用水介质传输信息的通信方式,其应用范围广泛,包括海洋勘探、水下测量、水下机器人等领域。

然而,由于水介质的特殊性质,水声信号在传输过程中会受到多种干扰,如衰减、散射、多径效应等,导致信号质量下降。

因此,为了提高水声通信的可靠性和性能,需要采用多种技术手段进行补偿和优化,其中多普勒补偿是一种重要的技术手段。

多普勒效应是指当发射源和接收源相对运动时,信号频率会发生变化的现象。

在水声通信中,由于水流的存在,发射源和接收源之间的相对运动会导致信号频率发生变化,从而影响信号的解调和识别。

为了解决这个问题,需要采用多普勒补偿技术。

多普勒补偿技术的基本思想是通过对接收信号进行处理,消除多普勒效应对信号的影响。

具体来说,可以采用两种方法进行多普勒补偿:一种是预测补偿法,另一种是后处理补偿法。

预测补偿法是指在接收信号之前,通过预测接收源和发射源之间的相对运动,计算出多普勒效应对信号的影响,并进行相应的补偿。

这种方法需要对水流的运动进行精确的预测和测量,因此比较复杂,但可以有效地消除多普勒效应对信号的影响。

后处理补偿法是指在接收信号之后,对信号进行处理,消除多普勒效应对信号的影响。

这种方法不需要对水流的运动进行预测和测量,因此比较简单,但需要对信号进行复杂的处理,因此对计算能力要求较高。

除了多普勒补偿技术外,还有许多其他的技术手段可以用于优化水声通信的性能,如自适应均衡、前向误差纠正等。

这些技术手段可以有效地提高水声通信的可靠性和性能,为水下勘探、水下测量、水下机器人等领域的应用提供了有力的支持。

总之,水声通信是一种重要的通信方式,但由于水介质的特殊性质,需要采用多种技术手段进行补偿和优化。

其中多普勒补偿技术是一种重要的技术手段,可以有效地消除多普勒效应对信号的影响,提高水声通信的可靠性和性能。

OFDM水声通信中最大多普勒频偏估计算法研究

OFDM水声通信中最大多普勒频偏估计算法研究
3 多普勒频偏对载波频偏估计的影响
所有的信道模型的仿真都基于多个不相关的有 收发双方存在相对运动产生的多普勒频移将严
色高斯随机过程。产生有色高斯噪声的方法有两类: 重恶化通信系统的性能。其中主要是破坏了载波恢
第一类是正弦波叠加法( SOS, Sum -Of -Sinusoid) ;
复和符号同步。表 1 列出了 Doppler 频偏对载波频
( 5)
目标函数定义为临近功率谱值之间的负微分。
最大目标函数值为:
nmax = max arg ( G~ ′( n) )
( 6)
则最大多普勒频移为:
f dmax = N
nm a x N FFT
TS
( 7)
10 给出了分别在单径和多径情况下的估计误差比 较曲线。
图 3 发射信号频谱图
图 4 Jakes 信道频谱图
并进行加窗处理后作F FT 。这里所加的窗是汉宁窗, 其表达式为:
w(l) =
1 2
{
1
-
cos[ 2
( 1/ N FFT ) ] }
( 1)
其中 N FFT 是进行 FF T 的点数。
我们可以得到第 k 个 FF T 输入序列为:
g′ k( l) = w ( l ) gk ( l)
( 2)
其中 l = 0, 1, …, N FFT - 1 。再用FF T 法将 g′ k( l) 转
-5
10. 0009
0
26
22
5
7. 9997
0
26
21
15
0. 0009
0
25
9
25
0. 0009
0
22
9
35

高速移动水声通信中的多普勒频移估计方法研究

高速移动水声通信中的多普勒频移估计方法研究

高速移动水声通信中的多普勒频移估计方法研究
岳玲;樊书宏;王明洲;钱建平
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2011(23)11
【摘要】在利用水声信号进行的水下移动通信中,多普勒频移估计与补偿是一项关键技术,它直接影响着高速移动通信的效果。

在分析多普勒效应对水声通信信号影响的基础上,利用具有多普勒不变特性的双曲调频信号和对多普勒频移敏感的单频脉冲信号,提出了一种适用于低信噪比条件下收发双方存在高速运动时的新型多普勒频移估计与补偿方法,该方法同时具备接收信号捕获与同步的功能。

通过仿真实验对该方法进行了验证,分析了该方法在不同信噪比和多普勒扩展条件下的多普勒频移估计性能。

【总页数】5页(P2366-2370)
【作者】岳玲;樊书宏;王明洲;钱建平
【作者单位】西北工业大学航海学院;中船重工第705研究所;中国船舶重工集团公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.7
【相关文献】
1.水声混沌跳频通信的多普勒频移估计及补偿方法研究
2.高速移动环境下WiMAX 系统多普勒频移估计技术研究
3.移动通信中一种精确的多普勒频移估计方法
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5.一种适用于高速移动水声通信的多普勒频移因子估计方法
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水声通信 多普勒补偿

水声通信 多普勒补偿

水声通信多普勒补偿1. 介绍水声通信是指利用水中的声波传播信息的一种通信方式。

在水下环境中,由于多种因素的影响,声波的传播速度和频率会发生变化,这给水声通信系统带来了一定的挑战。

其中一个重要的问题就是多普勒效应对水声通信的影响。

本文将深入探讨水声通信中的多普勒补偿技术。

2. 多普勒效应简介多普勒效应是指当发射源和接收源相对运动时,接收到的频率会发生变化的现象。

在水声通信中,多普勒效应主要由于水中的运动和声源的相对运动引起。

当声源和接收源相对运动时,接收到的声波频率会发生偏移,这对于通信系统来说是一个严重的问题。

3. 多普勒补偿的重要性多普勒效应会导致接收到的声波频率发生偏移,进而影响通信系统对信息的解调和解码。

如果不对多普勒效应进行补偿,通信系统将无法正常工作。

因此,多普勒补偿技术在水声通信中具有重要的意义。

4. 多普勒补偿方法4.1 频域方法频域方法是一种常用的多普勒补偿方法,它通过对接收到的信号进行频谱分析,然后根据频谱的偏移情况进行补偿。

具体步骤如下: 1. 对接收到的信号进行傅里叶变换,得到频谱。

2. 分析频谱的偏移情况,确定多普勒频移量。

3. 根据多普勒频移量对信号进行频率补偿。

4. 对补偿后的信号进行解调和解码。

4.2 相位差方法相位差方法是另一种常用的多普勒补偿方法,它通过分析接收到的信号中的相位差异来进行补偿。

具体步骤如下: 1. 对接收到的信号进行相位解调,得到相位信息。

2. 分析相位的差异,确定多普勒频移量。

3. 根据多普勒频移量对信号进行相位补偿。

4. 对补偿后的信号进行解码和解调。

4.3 混合方法混合方法是一种综合利用频域方法和相位差方法的多普勒补偿方法,它可以更准确地对多普勒效应进行补偿。

具体步骤如下: 1. 对接收到的信号进行频域分析,得到频谱信息。

2. 对频谱进行相位解调,得到相位信息。

3. 分析频谱和相位的差异,确定多普勒频移量。

4. 根据多普勒频移量对信号进行综合补偿。

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法利用 N t 滤波器对经过信道 的窄带 C 脉冲信号频率进行估计 , oh c W 进而得到多普勒系数, 并与基于宽带信 号的多普勒系数方法进行对比分析。通过计算机仿真基于 C 脉冲频率估计与基于宽带信号的多普勒系数 W
估计 方法就估 计 性能进行 了对 比研 究 , 详细地 给 出了两种方 法各 自的优 缺 点与适 用场合 。

S u y o o p e o f c e t s i a e n U d r a e c u t c C m u i a i n t d n D p l r C e f i n s E t m t i n e w t r A o s i o m n c t o
! 兰
U dr ae o s c n ier g HabnE gn eig ies y He o gi gH ri 5 0 1 n ew t Ac ut gn ei , ri n ier vri , i n j n abn10 0 ) r iE n n Un t l a
摘 要 : 文针 对水 声通 信 中的 多普 勒效应 , 出一种基 于 Noc 本 提 th滤波 器 的 多普 勒 系数估 计 方 法 , 方 该
Do plrc e ce te tma i n b s d o t h fle . p e o f in si to a e n No c tr Thi t dm a e s No c le si t h ha e i i smeho k su eof t h f trt e tma et e c nn l i o na r wb n ro a d CW u s i n l ̄e u nc a d t n g t h p e o f ce t n a sa c mp r tv nay i p le sg a q e y, n he e st e Do pl rc e i i n ,a d m ke o a ai e a lss
Ke wo d : thF l r Do pe ef in; d r tr o si mmu iain y r s Noc i e; p lr t Co f ce tUn ewae i Ac u t Co c nc t o
0 引言
研 究 , 以 归纳 为 两类 : 可 一是 测 量接 收 信号 的频 率 ,
o eDo p e o f c e t a e n t eb o d a d s a . i al , h a e k sac mp r t e s d r u h t e f h p lr e in s d o r a b n i 1 F n l t ep p r t c i b h n g y ma e o a ai t yt o g v u h h c mp trs o u e i lt n b s d o eCW u s mu ai a e n t o h p le ̄e u n y e t t n a d Do p e o f c e t si ai n b s d o h q e c si i n p l r e in t t a e n t e ma o c i e m o
以及高噪声干扰 , 另外该信道又有频带极其有限的 特 陛, 是较为复杂的无线通信信道之一。 其中多普勒 效应是水声通信中产生信号畸变一个重要原因。本 文对移动水声通信中多普勒效应 的估计进行研究。 学者对水声通信中的多普勒估计方法进行了大量的 ★ 国家 自然科学基金项 目(17 04 68 26)黑 5 193 ,00 00, 龙 江 省 自然科 学 基 金 项 目(2 10) 上海 交 通 大 F 0 9和 1 学海 洋工程 国家重 点实验 室开放课题 ( 批准号 : 在该 信道 中同时 存在 大多普 勒效 应 、 强多径 干扰
通过频率 的偏移量来对多普勒系数进行估计 [ 二 1 1 ;
是根 据 多普 勒 效 应 引 发 的时域 展 宽或 压 缩 的效 应 , 通过 测量 信号 的 时域展 宽或 者压缩量 进行 多 普勒 系 数 的估计 [ 2 】 献[】 。文 1中利用 了傅 里 叶变换 对 C 脉 W 冲频 率进 行测 量进 而得 到 多普勒 系数 的估计 ,该 方

霍雁明 -殷敬伟 张 晓
Hu n i g oYa m n Yi i g i h n a n Jn we Z a g Xi o
(. 1 云南昆船电子设备有限公司, 云南 昆明 60 5;. 50 12哈尔滨工程大学水声工程学院, 黑龙江 哈尔滨 100) 50 1
(. u n nK n n hp uligEet nc q imet o, t.Y n nK n n 5 0 1 2 C l g o 1 n a u migS ib i n lc o i E up n C . Ld, u a u mig6 0 5 ; . o e e f Y d r l
br a ba i a , nd gve t d ft era v tg sa d d s d a t g sa c a i n fa p i ai n. o d ndsg l a i st meho so i d a a e n ia v n a e nd o c so so p lc to n wo h n
关键词 : o h滤波器 ; Nt c 多普勒系数; 水声通信
中图分 类号 :N9 1 T 1 文 献标识 码 : A 文章编 号 :6 1 7 22 1)30 8 —5 1 7 — 9 (0 20 .0 80 4
Ab t c : c r igt eDo pe fe tnteu d r tra o si o sr t Ac o dn t p lr a oh E c n ewae c u t c mm u iain ti p p r u s owad i h c nc t ,hs a e t f r r o p
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