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水声通信与陆地无线电通信最大的不同之处就在于水声信道的特殊性。水声信道的可用带宽极其有限,多径效应严重,而且存在随机时变、频变和多普勒。扩频通信技术牺牲了通信的有效性以换取可靠性,拥有了出色的抗干扰能力和保密性,在时变和衰落严重的水声信道条件下有着良好可靠的表现,而且为水下组网通信提供了有效的多址能力。但传统的扩频水声通信通信速率过低,已经无法满足未来水声通信的需要。正交频分复用(OFDM)技术使用多个正交的子载波并行传输数据,有很高的通信速率,而且抗多径干扰能力强、频谱利用率高,非常适合应用于水声通信中。将扩频技术和OFDM技术结合起来的多载波扩频技术,能够将二者的优点结合起来,更加适应水声信道的条件,在未来的水声通信中有着广阔的应用前景。本文主要研究多载波码分多址(MC-CDMA)水声通信系统的信道估计和分集合并技术。进行了以下工作:1.详细介绍了 CDMA技术与OFDM技术结合的三种不同形式,对其性能进行对比分析,选定MC-CDMA为本文研究目标。详细介绍了 MC-CDMA通信系统的收发机结构及原理,在此基础上构建了本文所使用的MC-CDMA水声通信系统的基本模型,并对MC-CDMA技术应用于水声通信中所需的关键技术进行了初步研究。2.研究了 MC-CDMA水声通信系统的信道估计技术。从水声信道的特点入手,进行信道建模,为后续研究提供了信道模型。本文选择了基于导频辅助的信道估计作为研究对象。研究了块状导频和梳状导频两种不同方案并在模拟水声信道条件下进行仿真对比其性能;研究了导频位置信道响应的不同估计算法、梳状导频方案中的插值算法并进行了计算机仿真。研究了对LMMSE算法的两种改进策略:基于奇异值分解的低秩算法和基于相关带宽的改进算法,通过仿真对比性能,两种算法都对常规LMMSE算法进行了有效改进,其中基于相关带宽的改进算法效果更好。3.研究了 MC-CDMA水声通信系统的分集合并技术。由水声信道条件下MC-CDMA系统收发机原理入手,介绍了分集合并技术在整个系统中的重要性。介绍了 MC-CDMA常见的几种分集合并方案,通过仿真对比其性能并寻找规律。为了寻找最佳分集合并方案,定义了分集合并系数k。对不同值对应方案性能进行猜想和仿真,得出了MC-CDMA系统最佳的分集合并策略,并对不同用户数条件下随着k的变化其对应方案性能的变化规律进行了总结。