多载波水声通信峰均比抑制技术研究.doc

多载波水声通信是一种利用多个子载波传输数据的技术，尤其在水下通信环境，因其高频率利用率而备受关注。正交频分复用（OFDM）是多载波调制的一种，它通过在相互正交的子载波上分配数据来提高频谱效率，同时简化了调制和解调过程。然而，OFDM技术的一大挑战在于其高峰均比（PAPR），即信号峰值功率与平均功率之比。高PAPR需要功率放大器工作在更大的动态范围内，消耗更多的能量，并可能导致非线性失真，进而影响系统的误码率性能。 针对这一问题，本文研究了多种峰均比抑制技术，以提高多载波水声通信系统的能效。探讨了限幅技术，一种信号预畸变方法，通过压缩感知重构限幅噪声法改进，对比了传统限幅法和压扩变换技术。进一步地，提出了重叠压缩感知法，结合压缩感知信道估计算法，提高了系统性能。 压扩变换技术也被研究，它是另一种信号预畸变技术。论文分析了无线电通信中常用的压扩变换在水声通信系统中的应用，并对其参数进行了改进，降低了压扩变换过程中量化噪声的影响，从而提升了系统性能。 此外，概率类降低峰均比技术，如选择性映射（SLM）算法，也被深入研究。SLM通过选取不同的相位序列来降低PAPR，但其相位因子选择过程复杂。本文提出了一种改进的相位因子选择策略，结合限幅法，优化了SLM的性能。 部分传输序列（PTS）算法也被考虑，它通过部分传输子载波的序列来降低PAPR。论文分析了不同子块分割数量和方式对PTS性能的影响，并提出了基于m序列和混沌序列的改进PTS算法，以解决选择相位因子的复杂性和计算量问题。 新兴的广义频分复用（GFDM）技术被详细研究，它天然具有较低的峰均比。本文分析了GFDM的系统结构和调制器设计，并结合扩频技术提出了GFDM-m序列扩频通信系统和GFDM-混沌序列扩频通信系统，实验证明了这些新型多载波技术在水声通信中的有效性。 这篇论文对多载波水声通信的峰均比抑制技术进行了全面的研究，包括信号预畸变技术和概率类方法，以及对新兴的GFDM技术的探讨。这些研究不仅有助于提高水声通信系统的能效，还为未来多载波通信技术的发展提供了理论支持和实践指导。