[發明專利]一種MFSK水聲通信的多普勒測量與修正方法

有效

• 申請號: 200910100598.0
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101605001A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 熊省軍;周士弘;張國松;張宏滔;姜煜;李峰;田玲愛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一五研究所
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 陳繼亮

1.一種MFSK水聲通信的多普勒測量與修正方法，其特征在于：步驟如下：

（1）、MFSK水聲通信的多普勒測量譜線的映射

在MFSK通信信號的頻段邊緣映射兩根多普勒測量譜線，如下：

s(t)=Σi=0N+mexp(jdi)rect(t-ts-t/2)exp(j2πfi(t-ts)),ts≤t≤ts+T---(1)]]>

其中s(t)為生成的含有多普勒測量譜線的MFSK信號，T為MFSK信號的時間周期，d₀和d_N+m為這兩根多普勒測量譜線的初始相位，d_1+(m-1)/2、d_2+(m-1)/2、……、d_N+(m-1)/2為信息的初始相 位，d₁、d₂、……、d_(m-1)/2，d_1+N+(m-1)/2、d_2+N+(m-1)/2、……、d_N+m為0，m的取值取決于收 發端最大的相對運動速度，多普勒測量的范圍為-(1+(m-1)/2)/T≤Δf≤(1+(m-1)/2)/T；

（2）多普勒測量與修正

在接收端，利用FFT對MFSK信號進行解調，先對接收的射頻信號降采樣，為：

y(n)=x(n)×exp(-j2π×f₀×n/f_s)??????????????????（2）

z(n)=h(n)⊗y(n)---(3)]]>

b(n)=z(Mn)???????????????????????????????????????（4）

其中f₀為中心頻率，f_s為采樣頻率，h(n)為第一低通濾波器系數，M為第一次降采樣因子， b(n)為獲得的基頻信號樣本，采用Zoom-FFT，就是對感興趣的多普勒測量譜線附近的頻段 進行放大，即頻率分辨率提高，而其他頻段，依然采用低頻率分辨率，對b(n)進行Zoom-FFT 處理為：

y_1、2(n)=b(n)×exp(-j2π×f_m1、2×nM/f_s)?????????（5）

z1,2(n)=h′(n)⊗y1,2(n)---(6)]]>

b_1、2(n)=z_1、2(Ln)???????????????????????????????（7）

dk1,2=1NΣn=0N-1b1,2(n)Σm=0N-1exp(j2πm(n-k)/N)---(8)]]>

其中f_m1、2為多普勒測量譜線的頻率，h′(n)為第二低通濾波器系數，帶寬為2(1+(m-1)/2)/T， L第二次降采樣因子，找到d_k1、2的最大值對應的位置k′_1、2,則：

δ_f=f_s/M/L??????????????????????????（9）

Δf_1、2=f₀/f_m1、2k′_1、2δ_f?????????（10）

Δf=(Δf₁+Δf₂)/2???????????????????（11）

ε＝1/(1+Δf/f₀)????????????????????（12）

ΔN＝εN????????????????????????????（13）

ΔN′＝εNML????????????????????????（14）

δ_f為多普勒測量的頻率分辨率，Δf為多普勒頻偏值，ε為多普勒因子，ΔN為多普勒時間效 應對相鄰兩個MFSK信號的復頻信號偏移樣本點數，ΔN′為相鄰兩個多普勒測量周期射頻信 號的偏移樣本點數，對b(n)進行多普勒修正，為：

b′(n)=b(n-ΔN)exp(-j2πΔfnM/f_s)???（15）

dk=1NΣn=0N-1b′(n)Σm=0N-1exp(j2πm(n-k)/N)---(16)]]>

對d_k進行判決，獲得信息碼元。