Page 175 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 Vol. 38, No. 4
2019 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2019

⋄ 李启虎院士八十华诞学术论文 ⋄

一种鲁棒性强的OFDM水声通信系统 ∗

张舒然 1,2,3 武岩波 1,3,4 朱 敏 1,3,4† 李欣国 1,4 张琳园 1,4 郭卫振 1,4

(1 中国科学院声学研究所 海洋声学技术中心 北京 100190)
(2 中国科学院大学 北京 100049)
(3 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室 北京 100190)
(4 北京市海洋声学装备工程技术研究中心 北京 100190)

摘要 为了在不同衰落水声信道下实现正交频分复用水声通信，该文提出了一种鲁棒性强的正交频分复用水
声通信方案，方案包括编码调制、信道估计和多普勒估计等内容。为了使该系统更稳健，整个信道编码分为两
个步骤。首先，循环冗余校验编码器和里德 -所罗门编码器用于编码整个数据包，然后循环冗余校验编码器和
Turbo 编码器用于编码每个数据帧，其中比特交织编码调制技术用来对抗信道的时变特性。为了得到水声信
道估计，使用线性最小均方误差估计器来处理导频数据得到信道估计值。多普勒估计包括帧的多普勒估计和
符号的多普勒估计。实验结果表明该系统在不同的衰落信道下都能实现正确的跟踪和译码，系统的鲁棒性能
优越。此外，该系统算法计算简单，易于实现，具有良好的工程应用价值。
关键词 多普勒因子估计，信道估计，线性最小均方误差估计，比特交织编码调制技术，正交频分复用系统
中图法分类号: TN929.3 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2019)04-0635-10
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.04.021

A robust OFDM underwater acoustic communication system scheme

ZHANG Shuran 1,2,3 WU Yanbo 1,3,4 ZHU Min 1,3,4 LI Xinguo 1,4

ZHANG Linyuan 1,4 GUO Weizhen 1,4

(1 Ocean Acoustic Technology Center, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
(2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)
(3 State Key Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
(4 Beijing Engineering Technology Research Center of Ocean Acoustic Equipment, Beijing 100190, China)

Abstract In order to realize the orthogonal frequency division multiplexing underwater acoustic commu-
nication under the different fading underwater acoustic channels, a robust underwater acoustic communi-
cation scheme of coding and modulation, channel estimation, Doppler scale estimation using the orthogo-
nal frequency division multiplex signals has been put forward. In order to get more robust system, the
whole channel coding is divided into two steps. First of all, the cyclic redundancy check (CRC) encoder
and the Reed-Solomon encoder are used to encode the whole packet, then the CRC encoder and the Turbo
encoder is used to encode each frame of data. Among them, bit-interleaved coded modulation is used to
combat the time-varying characteristics of the channel. To obtain channel estimation, the linear minimum

2019-02-15 收稿; 2019-05-07 定稿
∗ 国家自然科学基金项目 (61471351), 国家重点研发计划项目 (2016YFC0300300), 中国科学院声学研究所青年英才计划项目
(Y654941231, Y654961231)，中国科学院战略性先导科技专项 (A 类)(XDA22030101)
作者简介: 张舒然 (1992- ), 女, 安徽合肥人, 博士研究生, 研究方向: 信号与信息处理。
通讯作者 E-mail: zhumin@mail.ioa.ac.cn
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