[发明专利]基于OFDM技术提高XCTD信道传输速率的新方法

说明书

本发明以走航抛弃式温度、盐度、深度剖面仪的传输信道为原型，提出了采用OFDM技术来提高XCTD信道传输速率的方法，目前XCTD信道主要采用单载波的频带传输方式，其中随着探测深度和传输频率增大，信号信噪比大大降低，限制了信道的传输速率，OFDM是多载波调制的一种典型应用，它可以充分利用XCTD的有限带宽，以降低单个载波传输速率的方式来获得更高的信噪比增益，以增大载波的数量来提高信道带宽利用率，提高XCTD的数据传输速率，本发明构建了OFDM算法流程图，通过改变探测深度、信噪比等来观察信号误码率并分析其原因，本发明采用OFDM技术对于提高XCTD数据传输速率具有重要的意义。

技术领域

本发明以走航抛弃式温度、盐度、深度(XCTD)剖面仪的传输信道为原型，提出了使用OFDM技术提高XCTD信道传输速率的新方法。

背景技术

XCTD是国内外近年来研制并得到快速发展的一种较为先进的电导率、温度剖面测量设备，具有走航、实时、大面积、低成本和高精度测量的特点，它通过发射装置将测量探头抛入海中，探头在快速下降过程中将内置传感器采集到的剖面数据通过传输线实时传输并进行处理，进而分析出不同深度海洋环境的温度、盐度等系列参数，XCTD传输线由直径约为0.1mm的单根双股漆包线构成，以螺旋电感的形式缠绕成两个线轴分别安装在水下探头和船上发射装置内部，由于XCTD探头下降速度快，缠绕在线轴上的传输线不断释放，传输信道的参数随放线长度不断改变，呈高阶线性时变特性，随着探测深度的增大，信道带宽越来越窄，并且数据传输速率越高，信号幅值衰减越严重，信噪比就会越低，如图1所示，XCTD信号的传输速率在很大程度上受到限制。

OFDM是多载波调制的一种典型应用，它将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输，通过OFDM技术可以充分利用XCTD的有限带宽，以降低单个载波传输速率的方式来获得更高的信噪比增益，以增大载波的数量来提高信道的带宽利用率，进而提高XCTD的数据传输速率。

发明内容

本发明的目的是解决提高XCTD信道传输速率的难题，提出了OFDM正交频分复用技术提高XCTD信道的带宽利用率这一方法，并构建了OFDM算法流程图，通过改变探测深度、传输速率、信噪比等来观察信号误码率，本发明对于提高XCTD数据传输速率具有重要的意义。

本发明提供的基于OFDM技术提高XCTD信道传输速率的算法流程，如图2所示，算法流程的设计思路是：

1、星座图映射调制

XCTD信道是低通窄带滤波特性信道，频率增大，信号幅值衰减严重，信噪比降低，OFDM技术把整个信道划分成若干正交子信道，可以根据不同子信道的不同特点选择不同的调制方式，特性较好的信道，在满足一定信噪比后可以适当增大数据传输速率，所以可以选择16QAM，64QAM等高阶调制方式，在信道特性差的地方，信道信噪比低，要降低数据传输速率，这样就可以选择QPSK，2PSK调制等低阶调制方式，所以使用OFDM技术可以根据XCTD每个子信道特点在传输效率和噪声容限之间做出均衡，在复杂的海洋环境中，选用了抗误码性能较强的QPSK调制映射方式。

2、子载波数量

XCTD信道是窄带系统，这也是限制信道数据传输速率的重要原因之一，而OFDM技术相对单载波调制系统最突出的特点就是增大了频谱利用率，OFDM技术将整个信道划分成若干子信道，每个子信道用不同频率相互正交的子载波进行调制，所以可以通过减小子载波频率间隔来增大子载波数量，进而提高XCTD信道的带宽利用率，最终提高数据传输速率，为了保证各子载波间的正交性，相邻子载波间的频率间隔最小取符号周期的倒数，且只能取其整数倍，经多次测试选定子载波间隔为83.33kHz。

3、IFFT算法