[發(fā)明專利]一種適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810025927.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN108243138B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張晶騁;黃奇家;盧玉燦;左景帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建星海通信科技有限公司
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;H04L27/00;H04B13/02
• 代理公司: 福州市博深專利事務(wù)所(普通合伙) 35214
• 代理人: 林志崢

本發(fā)明公開了一種適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法，包括以下步驟：S1、通過添加一個(gè)LFM+CW信號(hào)的起始幀進(jìn)行載波捕獲和粗同步；S2、通過測定LFM信號(hào)的峰值偏移進(jìn)行細(xì)同步。所述步驟S1包括以下步驟：在通過匹配濾波得到的LFM脈沖壓縮峰值識(shí)別到第一個(gè)LFM信號(hào)后，單載波通過COSTAS環(huán)實(shí)現(xiàn)捕獲和粗同步，得到一個(gè)初始的多普勒估計(jì)結(jié)果，并對(duì)采樣率進(jìn)行第一次調(diào)整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確可靠、運(yùn)算量少、實(shí)現(xiàn)簡單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水聲通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法。

背景技術(shù)

隨著海洋開發(fā)活動(dòng)的頻繁，水聲通信系統(tǒng)不僅在軍事領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用價(jià)值，其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值也越來越突出。如海洋水質(zhì)監(jiān)測、海洋災(zāi)害預(yù)警、資源勘探等?；诙噍斎攵噍敵龅恼活l分復(fù)用技術(shù)(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的水聲通信系統(tǒng)，因具有數(shù)據(jù)傳輸速率高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)成為了水下通信領(lǐng)域的重要開發(fā)方向。然而，OFDM對(duì)頻率準(zhǔn)確性的要求比較高，當(dāng)存在頻偏時(shí)，子載波的正交性受到破壞，會(huì)導(dǎo)致子載波間互相干擾，若頻偏較大，則嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。在水聲信道中，多徑傳輸造成的頻率選擇性衰落和多普勒效應(yīng)引起的頻移是影響水聲通信系統(tǒng)速率和數(shù)據(jù)傳輸可靠性的主要因素。由于線性調(diào)頻(linear frequency modulation，LFM)信號(hào)在受到頻偏影響時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈沖壓縮后波形的形變，因此，通過判斷前后兩幀產(chǎn)生波形的區(qū)別可以初步分析出在該段時(shí)間存在的頻率偏移量。但當(dāng)初始頻偏過大且多徑效應(yīng)明顯時(shí)，估計(jì)準(zhǔn)確性受多徑效應(yīng)影響明顯會(huì)大幅降低，嚴(yán)重影響水聲通信的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確可靠的適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、通過添加一個(gè)LFM+連續(xù)波(continuous wave，CW)信號(hào)的起始幀進(jìn)行載波捕獲和粗同步；

S2、通過測定LFM信號(hào)的峰值偏移進(jìn)行細(xì)同步。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明方法能夠在載波同步初始階段避免受到多徑效應(yīng)影響，實(shí)現(xiàn)一個(gè)較大的捕獲范圍，并在跟蹤階段實(shí)現(xiàn)一個(gè)窄噪聲帶寬的多普勒跟蹤環(huán)路。本發(fā)明方法的估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，運(yùn)算量少，實(shí)現(xiàn)簡單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)且易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的幀格式；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的costas環(huán)結(jié)構(gòu)；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例匹配濾波得到的波形圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例不同相偏下匹配濾波得到的波形圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例多普勒因子與左右差值的關(guān)系圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例組合多普勒估計(jì)方法的邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過添加一個(gè)LFM+CW的起始幀做載波捕獲和粗同步，再通過測定LFM峰值的偏移進(jìn)行細(xì)同步，在載波同步初始階段避免受到多徑效應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)一個(gè)較大的捕獲范圍，并在跟蹤階段實(shí)現(xiàn)一個(gè)窄噪聲帶寬的多普勒跟蹤環(huán)路。

一種適用于水聲通信系統(tǒng)的組合多普勒估計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、通過添加一個(gè)LFM+連續(xù)波(continuous wave，CW)信號(hào)的起始幀進(jìn)行載波捕獲和粗同步；