專利名稱：一種基于矢量傳感器的ofdm水聲通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水聲通信技術(shù)，主要是一種基于矢量傳感器的OFDM水聲通信方 法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著水下防衛(wèi)和民用海洋開發(fā)需求的日益增長(zhǎng)，水聲通信技術(shù)得到快 速發(fā)展。水聲信道是一種帶寬有限、多途干擾嚴(yán)重的空、時(shí)、頻變信道。直到目前，為 了在復(fù)雜多途環(huán)境中獲得穩(wěn)健的通信性能，水聲通信系統(tǒng)通常依靠大尺寸的接收陣來(lái)對(duì) 抗多途引起的深衰落，但是這種基于大孔徑陣處理的方法難以滿足一些安裝空間緊湊的 應(yīng)用場(chǎng)合，例如網(wǎng)絡(luò)化通信的節(jié)點(diǎn)。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)因?yàn)楦咝У念l譜利用方式以及收發(fā)信機(jī)可使用FFT 技術(shù)的簡(jiǎn)單性優(yōu)點(diǎn)，已在無(wú)線電通信領(lǐng)域流行，近年來(lái)，也受到水聲領(lǐng)域的關(guān)注。在 OFDM系統(tǒng)中，解決多途擴(kuò)展的一個(gè)辦法是在OFDM符號(hào)間加入足夠?qū)挼臅r(shí)間保護(hù)間 隔，便可全部或部分消除碼間干擾(ISI)的影響，但隨之而來(lái)的是數(shù)據(jù)速率的降低，這個(gè) 問題在水聲通信中尤為突出。矢量傳感器是一種由傳統(tǒng)的無(wú)指向性聲壓傳感器和質(zhì)點(diǎn)振速水聽器組成的復(fù)合 傳感器，可以空間共點(diǎn)、同步測(cè)量聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速的各正交分量，目前已在水聲弱信號(hào) 檢測(cè)和目標(biāo)定位等領(lǐng)域得到應(yīng)用。與傳統(tǒng)的只利用聲壓信息的水聲系統(tǒng)相比，矢量傳感 器水聲系統(tǒng)可以利用更多的信息，必然可以帶來(lái)更好的處理結(jié)果。矢量傳感器在自由場(chǎng) 中，聲壓信號(hào)與振速信號(hào)是完全相關(guān)的，但在海洋波導(dǎo)中，聲壓與振速分量(尤其是振 速垂直分量)的相關(guān)性降低。矢量傳感器的這一特性，為水聲通信對(duì)抗多途衰落提供了 新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種基于矢量傳感器的 OFDM水聲通信方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種基于矢量傳感器的OFDM水聲通 信方法，包括如下步驟(1)發(fā)射端在發(fā)射OFDM信號(hào)之前，先將OFDM信號(hào)通過(guò)一個(gè)由幀同步信號(hào)構(gòu) 成的濾波器，導(dǎo)頻子載波被等間隔地安排在OFDM的數(shù)據(jù)子載波間，用于接收端信道估 計(jì)；(2)接收端使用一條由M元矢量傳感器構(gòu)成的垂直接收陣，每個(gè)矢量傳感器包 含聲壓通道P1和至少垂直方向的質(zhì)點(diǎn)振速通道G d = b-M)；(3)將各通道的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、低通、降采樣得到基帶信號(hào)，用拷貝相關(guān)法 捕獲幀同步信號(hào)；(4)在聲壓通道P1、振速垂直通道Fz'中進(jìn)行頻域被動(dòng)時(shí)反處理，即將捕獲的幀同
3步信號(hào)(復(fù)基帶信號(hào))的頻域形式保存，并與后續(xù)到達(dá)的OFDM頻域信號(hào)共軛相乘，完 成對(duì)各個(gè)通道數(shù)據(jù)的預(yù)處理；(5)將各通道的預(yù)處理結(jié)果合并成一路信號(hào)，再經(jīng)OFDM信道估計(jì)與均衡處 理，最后恢復(fù)出原始信息。所述的將聲壓通道P1、垂直通道G信號(hào)送入一個(gè)時(shí)反預(yù)處理器，輸出結(jié)果再合并 成一路信號(hào)，接著，采用基于導(dǎo)頻的頻域信道估計(jì)方法，利用導(dǎo)頻數(shù)據(jù)恢復(fù)出導(dǎo)頻子載 波上的信道響應(yīng)，然后通過(guò)內(nèi)插獲得數(shù)據(jù)子載波上的信道響應(yīng)Hk，進(jìn)而得到數(shù)據(jù)子載波
權(quán)利要求
1.一種基于矢量傳感器的OFDM水聲通信方法，其特征是包括如下步驟(1)發(fā)射端在發(fā)射OFDM信號(hào)之前，先將OFDM信號(hào)通過(guò)一個(gè)由幀同步信號(hào)構(gòu)成的 濾波器，導(dǎo)頻子載波被等間隔地安排在OFDM的數(shù)據(jù)子載波間，用于接收端信道估計(jì)；(2)接收端使用一條由M元矢量傳感器構(gòu)成的垂直接收陣，每個(gè)矢量傳感器包含聲 壓通道P1和至少垂直方向的質(zhì)點(diǎn)振速通道g，/ = I-M ；(3)將各通道的接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、低通、降采樣得到基帶信號(hào)，用拷貝相關(guān)法捕獲 幀同步信號(hào)；(4)在聲壓通道P1、振速垂直通道G中進(jìn)行頻域被動(dòng)時(shí)反處理，即將捕獲的幀同步信 號(hào)的頻域形式保存，并與后續(xù)到達(dá)的OFDM頻域信號(hào)共軛相乘，完成對(duì)各個(gè)通道數(shù)據(jù)的 預(yù)處理；(5)將各通道的預(yù)處理結(jié)果合并成一路信號(hào)，再經(jīng)OFDM信道估計(jì)與均衡處理，最 后恢復(fù)出原始信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于矢量傳感器的OFDM水聲通信方法，其特征是所 述的將聲壓通道P1、垂直通道Kj信號(hào)送入一個(gè)時(shí)反預(yù)處理器，輸出結(jié)果再合并成一路信 號(hào)，接著，采用基于導(dǎo)頻的頻域信道估計(jì)方法，利用導(dǎo)頻數(shù)據(jù)恢復(fù)出導(dǎo)頻子載波上的信 道響應(yīng)，然后通過(guò)內(nèi)插獲得數(shù)據(jù)子載波上的信道響應(yīng)Hk，進(jìn)而得到數(shù)據(jù)子載波上的信息
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于矢量傳感器的OFDM水聲通信方法，接收端使用一條由M元矢量傳感器構(gòu)成的垂直接收陣，每個(gè)矢量傳感器包括一個(gè)聲壓通道和至少垂直方向的振速通道，經(jīng)幀同步信號(hào)捕獲之后，對(duì)聲壓通道、振速垂直通道進(jìn)行頻域被動(dòng)時(shí)反處理，將各通道數(shù)據(jù)合并成一路，再經(jīng)OFDM信道估計(jì)與均衡處理，最后恢復(fù)出原始信息。本發(fā)明有益的效果本發(fā)明使用矢量傳感器作為OFDM通信系統(tǒng)的接收端，利用聲壓與振速垂直分量的弱相關(guān)性，為時(shí)反處理所需的空間分集提供條件，在接收陣尺寸相同的情況下，用矢量傳感器陣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聲壓陣，可以顯著改善通信性能。
文檔編號(hào)H04L27/26GK102025424SQ20101058184
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者岳志杰, 張宏滔, 王忠康, 謝哲 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所