[發明專利]一種調頻水聲通信系統的自動實時幀同步方法

有效

• 申請號: 201310673481.8
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103618575A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 蘇海濤;許肖梅;陶毅;張小康
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

1.一種調頻水聲通信系統的自動實時幀同步方法，其特征在于包括以下步驟：

1）對換能器端接收到的水聲信號做實時數字處理，設其采樣率為f_s，以步長L做滑動FFT處理；

2）對每次頻譜圖中f₁頻點處值F(f₁)做趨勢判斷，若該值隨著滑動處理經過數次連續增加后出現減小的趨勢，則判為粗同步信號到達，此時記錄最后一次增加時的值F_max（f₁）和滑動次數k，計算轉入步驟3），否則返回步驟1）；

3）根據F_max（f₁）計算信號衰減系數a(t)、自動調整細同步門限b并估算同步信號中的細同步信號的起點c；

4）從起點c處截取信號r(n)與本地存儲的細同步信號s(n)作互相關處理，得到相關函數C(n)；

5）比較C(n)的最大值與門限b，若小于門限b，則計算轉入步驟6），若大于門限b，則計算轉入步驟8）；

6）若相關運算次數超過3次，則轉入步驟1），若小于3次，則轉入步驟7）；

7）丟棄信號r(n)的前m點，并將新采集的m點信號補充到r(n)后面，計算相關函數C(n)，轉入步驟5）；

8）查找相關峰位置d，以此作為同步信號到達的準確時間起點。

2.如權利要求1所述一種調頻水聲通信系統的自動實時幀同步方法，其特征在于在步驟3）中，所述同步信號由粗同步信號和細同步信號組成；所述根據F_max（f₁）計算信號衰減系數a(t)、自動調整細同步門限b并估算同步信號中的細同步信號的起點c的具體方法為：

所述粗同步信號為頻率為f₁的單頻信號f_c(t)，細同步信號為線性調頻信號s(t)，同步信號可表達為：

f(t)=fc(t)=a1sin(2πf1t)t∈[0,T]0t∈[T,2T]s(t)=a1sin(2πf1t+πMt2)t∈[2T,3T]]]>

采用采樣率f_s對同步信號進行抽樣，粗同步信號表示為f_c(n)，細同步信號表示為s(n)，則同步信號可得到如下數字表示：

f(n)=fc(t)=a1sin(2πf1nfs)n∈[0,N]0n∈[N,2N]s(n)=a1sin(2πf1nfs+πMn2fs2)n∈[2N,3N]]]>

其中a₁是信號幅值，f_l為LFM信號的低端頻率，M為頻率變化率，T為單一信號持續時間，N為抽樣后單一信號的總點數；T與N有如下關系：

T=Nfs]]>

對f_c(n)做FFT運算可得f₁頻點處值F_c(f₁)，對s(n)作自相關運算可得相關峰值R_u；根據傅里葉變換的線性性質，可以計算得到信號衰減系數a(t)為：

a(t)=Fmax(f1)Fc(f1)]]>

根據相關運算的線性性質，則可以估算得到互相關運算門限b為：

b＝a(t)*R_u

同時，估計細同步信號的起點c為：

c＝k*L+f_s*2T。

3.如權利要求1所述一種調頻水聲通信系統的自動實時幀同步方法，其特征在于在步驟6）中，所述相關運算次數是根據參數m來調整，若m較小，則次數可相應增加。