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由于正交频分复用(OFDM)技术能够有效地对抗水声信道的频率选择性衰落并且具有较高的频谱效率,因而被广泛应用于高速水声通信中。然而水声信道的时变特性会使信号发生严重的多普勒扩展,导致OFDM水声通信系统发生载波间干扰(ICI),使系统的性能严重恶化。在时变水声信道下,为了提高OFDM水声通信系统的鲁棒性,我们采用了迭代接收机的结构并对其关键技术进行研究。本论文完成的研究工作如下:(1)建立OFDM水声通信系统模型,并分析了时变水声信道引起的多普勒扩展对OFDM水声通信系统的影响。(2)采用多进制QC-LDPC码作为OFDM水声通信系统的编码方案,分析了 QSPA、log-SPA和max-log-SPA三种译码算法的原理和复杂度,并通过仿真对比了三种译码算法的性能差别。(3)为了降低时变信道均衡的复杂度,我们采用了带状近似的频域信道矩阵,通过仿真比较了采用不同近似程度的带状频域信道矩阵对信道均衡的影响。(4)利用水声信道的稀疏特性,我们采用基于压缩感知的信道估计方法来获得OFDM的频域信道矩阵。我们分别在子空间追踪(SP)算法和稀疏自适应匹配追踪(SAMP)算法的基础上提出了 Modified SP和Modified SAMP信道估计算法,克服了 OFDM水声通信系统离散信道冲激响应时域泄漏的问题,同时Modified SAMP算法能够在信道稀疏度未知的条件下实现准确的信道估计。在仿真中与正交匹配追踪(OMP)算法对比我们发现,Modified SAMP算法的性能优于OMP算法。(5)在厦门海域浯屿岛附近进行海洋实验。海洋实验验证了本文提出的Modified SAMP算法的性能,同时验证了 OFDM迭代接收机的整体性能。实验结果表明,与非迭代接收机相比,OFDM迭代接收机能够获得更低的误码率,具有更高的鲁棒性。