参 考 文 献  35 

第 II  页 本科毕业设计说明书

1 绪论 

1。1 研究的背景及意义 

水声通信正处于一个快速成长的研究阶段，它能够完成日常生活以及军事行动中所需的 信息传输，也是完成水下信息交互的重要方式。最近几年，人们开始重视对海洋资源的保护、 合理开发与利用。对海洋生态环境的监测、对海上石油开采的控制以及海洋勘测等一系列的 海洋活动[1]，使水下通信越来越受到人们的关注，进而也就促进了水下通信行业的发展。

探究水声通信需要结合海洋物理、声学以及通信原理等各种学科知识。如今，对水声通 信方面的探究正逐渐成为世界科研的热门。除此之外,在水声通信领域，世界上一些科研水平 领先的国家对我国采取屏蔽措施，所以自主研发水声通信技术尤为重要。论文网

海洋可作为声传播的一种介质，也就是声信道，它对水声通信系统的影响概括有两项： 一是海洋中声传播的方式；二是将对信号产生一定恶化的处理与变换，确定性变换将引起接 收波形畸变，而随机性变换将导致信息损失[2]。在理解声波在水中的传播特点之前，需要知 道水声信道的主要特征，这将在第二章中进行详细介绍。这里先简单罗列一下水声信道的几 个主要特征：声传播衰减、海洋环境噪声、多径衰落效应与多普勒效应。

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波调制的模式，由于它能够提高频带利用率，且能 够有效对抗多径效应以及码间串扰（ISI）带来的影响，所以在水声通信系统中将采用 OFDM 技术[3]。

但载波频偏对 OFDM 技术影响很大，它的引入会使子载波间的正交性被破坏,尤其在通信 环境恶劣的水声信道中，多普勒效应产生的频率偏移对 OFDM 系统的影响就非常大，因此， 对频偏进行估计补偿就显得尤其重要。另外，水声信道中存在的畸变会加重码间干扰（ISI） 的影响。如果不去补偿 ISI 所带来的影响，那会使通信系统的传输准确率降低，也就是会提 高误码率。

在 OFDM 系统中，往往通过增加子载波数量的方式，以此来增加信道容量，但是这就会 增加通信系统的频带宽度，这对频带资源受限的水声通信非常不利。这些年来快速成长起来 的 MIMO 技术，很好地解决了 OFDM 技术的这一问题。MIMO 技术通过多发多收的天线技 术，有效改善多径效应等影响信号高效传输的因素，但无法很好的解决深度频率选择性衰落， 而 OFDM 技术正好可以弥补 MIMO 技术的这一缺陷。因此，把 OFDM 技术与 MIMO 技术有 效结合以构成 MIMO-OFDM 系统，把它作为信息传输的基本系统，这不仅能够有效提高系统 的传输速率和信道容量，还能成功对抗多径衰落、减小噪声影响[4]。

另外，在水声 MIMO-OFDM 通信系统中为了尽量减小多径衰落效应所带来的影响，用信 道估计来对水声信道进行跟踪、提高通信性能就显得尤为重要。

1。2 MIMO 与 OFDM 技术的发展及研究现状 

1。2。1 MIMO 技术的发展及研究现状

1。2。2 OFDM 技术的发展及研究现状

1。3 本文的研究内容与章节安排 

本文主要围绕 MIMO-OFDM 水声通信同步与信道估计技术展开研究，采用理论分析与计 算机 Matlab 仿真相结合的方法，理论上分析改善系统性能的途径，再由仿真实践来论证理论 的可实施性。相关的章节安排如下：

第一章， 主要说明了水声通信技术的研究现状以及前景，简单说明了 MIMO  技术与