[發(fā)明專利]多輸入多輸出正交頻分復(fù)用淺海水聲通信圖樣選擇峰均比抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310306034.9
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103391268A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬鋼;王巍;邢思宇;尹艷玲;孫宗鑫;周鋒;劉淞佐;馬雪飛;馬璐;聶東虎
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B7/005
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種水聲通信的峰均功率比抑制方法，具體地說是一種基于MIMO-OFDM（輸入多輸出-正交頻分復(fù)用）水聲通信的峰均功率比抑制方法。

背景技術(shù)

水聲通信中可用的帶寬資源十分有限，嚴(yán)重限制了水聲通信的質(zhì)量和速率。在這一背景下，有著高頻譜利用率的正交頻分復(fù)用技術(shù)結(jié)合不需要增加可利用帶寬或提高發(fā)射功率而能使信道容量獲得實質(zhì)提高的多輸入多輸出技術(shù)，成為近年來高速水聲通信的新熱點(diǎn)。淺海聲信道通常被看作為一個緩慢時變稀疏信道，可以用一個時不變?yōu)V波器來描述。壓縮感知作為一種針對線性限定系統(tǒng)的稀疏解的求解方法，可以用少量的信息來準(zhǔn)確恢復(fù)稀疏信號，因此適合對具有稀疏性質(zhì)的淺海聲信道進(jìn)行重建。影響MIMO-OFDM在水聲通信中廣泛應(yīng)用的一個重要障礙是其存在高峰值平均功率比(Peak-to-average-power-ratio，PAPR)的缺陷。這一缺陷不僅會限制發(fā)射系統(tǒng)效率，降低接收信號的信噪比，也會引起信號畸變、造成非線性失真、破壞子載波正交性，降低系統(tǒng)性能。國內(nèi)外關(guān)于研究無線電MIMO_OFDM通信技術(shù)中峰均比抑制方法的文獻(xiàn)豐富，但是由于水聲信道通信帶寬資源有限，低信噪比、緩慢時變特性，簡單采用傳統(tǒng)峰均比抑制方法會明顯降低系統(tǒng)通信速率。

選擇性映射（Selective?Mapping，SLM）技術(shù)是在1996年R.w.Bauml提出的，其基本原理是利用M個加擾相位序列與輸入信號X=[X(0),X(1),...X(N-1)]相乘，其中n=0,1,...N-1,m=1,2,...M，加擾后數(shù)據(jù)為X^m=[X^m(0),X^m(1),...X^m(N-1)]。對{X^m(n)}的M個不同OFDM符號進(jìn)行獨(dú)立的IFFT變換得到x^m=[x^m(0),x^m(1),...x^m(N-1)]，選擇其中峰均比最小的OFDM符號作為傳輸序列。其中

該方法相比于直接限幅的方法雖抑制PAPR效果稍差一些但沒有誤比特率性能損失，不足之處在于需要進(jìn)行多次的IFFT變換，計算復(fù)雜度較高。并且為了準(zhǔn)確的恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，需要將發(fā)射機(jī)所采用的輔助信息準(zhǔn)確無誤的傳遞到接收機(jī)。一旦輔助信息發(fā)生錯誤，會導(dǎo)致一個符號中所攜帶的信息全部錯誤，因此需要對該信息進(jìn)行特殊的編碼，或者多次重復(fù)發(fā)送以保證在接收端能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)信號。這樣就需要傳輸大量的邊帶信息，導(dǎo)致系統(tǒng)通信效率的降低以及頻帶的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能實現(xiàn)高可靠性的加擾圖樣判別，在不損失峰均比抑制性能的基礎(chǔ)上有效提高頻帶利用率的多輸入多輸出正交頻分復(fù)用淺海水聲通信圖樣選擇峰均比抑制方法。

本發(fā)明的謎底是這樣實現(xiàn)的：

（1）在數(shù)據(jù)發(fā)送端，將待發(fā)送數(shù)據(jù)X_D與所有M組加擾圖樣P^m相乘，得到加擾后的全部數(shù)據(jù)序列

（2）定義M組不同的梳狀導(dǎo)頻位置Po^m作為標(biāo)記，對應(yīng)不同的加擾圖樣；

（3）將加擾后數(shù)據(jù)序列與梳狀導(dǎo)頻序列X_P按照對應(yīng)位置Po^m分別組成候選OFDM符號X^m；此時每個候選OFDM符號中已攜帶加擾圖樣序號信息，即為傳統(tǒng)方法中的邊帶信息。

（4）對候選OFDM符號進(jìn)行快速傅里葉逆變換得到時域信號x^m，最后選擇其中PAPR（峰值平均功率比）值最小的符號作為傳輸符號；

（5）在接收端對接收信號進(jìn)行傅里葉變換，得到的頻域數(shù)據(jù)Y(k)；

（6）分別提取M組導(dǎo)頻位置所對應(yīng)的頻域接收信息，信道估計后得到信道部分頻域響應(yīng)估計信息

（7）通過匹配追蹤方法匹配信道，恢復(fù)出M組信道時域沖激響應(yīng)

（8）歸一化得到M組信道時域沖激響應(yīng)計算的自相關(guān)系數(shù)，獲得的M個相關(guān)系數(shù)中最小值所對應(yīng)的即為信道的實際的信道時域沖激響應(yīng)估計所對應(yīng)的m值即為加擾圖樣的序號；

（9）利用上一步中得到的加擾圖樣對接收頻域信號解擾碼，并對其解映射、信道解碼，恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)。

所述步驟（3）的中的導(dǎo)頻序列X_P，選擇對PAPR抑制效果無負(fù)面影響的序列，避免添加導(dǎo)頻后的峰值再生。