[發明專利]一種基于水聲通信數據再利用的多址接入交叉估計方法

有效

• 申請號: 201911372905.0
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111147156B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 瞿逢重;秦祥照;鄭亞虹;張晴;吳葉舟;魏艷;徐敬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

本發明公開一種基于水聲通信數據再利用的多址接入交叉估計方法，該方法基于帶通數據再利用思想，保持通帶傳輸和接收數據不變，對待測試數據塊做線性快速傅里葉變換或快速傅里葉逆變換，使其數據結構與已有數據結構相同，并對正交頻分復用調制的數據塊做前饋干擾消除和重疊相加，消除塊間干擾，實現單載波調制信號與正交頻分復用調制信號的互換，從而通過譯碼得到原始信息。本發明利用已有的真實單載波調制或正交頻分復用調制水聲數據，不必二次實驗，即可驗證兩種調制方式中任意算法在水聲通信物理層應用的性能表現，在理論上具有創新性，并可使均衡器的設計更加靈活。本發明的方法還可節約水下通信海試實驗在時間和人力物力上的巨大消耗。

技術領域

本發明涉及一種水聲數據再利用通信領域，具體涉及一種基于水聲通信數據再利用的多址接入交叉估計方法。

背景技術

由于水聲通信信道具有時變性、多徑傳播和多普勒效應等特性，如今并沒有一個明確的信道模型能完全描述水聲信道；計算機仿真和直接信道回放的方法不能完美的重現真實的信道，如要進行新物理層算法的測試，就必須進行實際海試或湖試實驗，但這種方法不僅需要耗費大量的時間和財力，所得數據僅用于當次實驗且很可能并不理想，這也是導致水聲通信發展緩慢的一個影響因素。能有效再利用已有實驗數據來驗證新的通信算法，不改變信道原本特性，是一種開創性的實驗用新思路，能節省大量的實驗花費，推進水聲通信的發展速度，具有很高的學術和經濟研究價值。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出一種基于水聲通信數據再利用的多址接入交叉估計方法，在基礎的數據再利用思想上做了擴展，通過線性矩陣轉換實現了單載波信號與正交頻分復用信號之間的互換，并提出一種將單載波信號傳輸塊分割為正交頻分復用信號傳輸塊的方法，消除了臨塊間干擾和前綴干擾的影響，為待測試算法為單載波信號時只有正交頻分復用信號數據集可用，或待測試算法為正交頻分復用信號時只有單載波信號數據集可用的極端情況提供了解決辦法，從而完成交叉估計，以節省測試算法的時間和費用，使新算法的測試更加方便，能夠在計算機端完成測試，不必進行實際的海試。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于水聲通信數據再利用的多址接入交叉估計方法，該方法包括以下步驟：

S1：將希望發送的信息流進行串并轉換，得到發射機數量N個并行信息比特流，其中第n路信息比特流表示為對每個并行信息比特流，使用待測試的發射端算法得到一個基帶信號，其中第n路基帶信號表示為使用單載波調制或者正交頻分復用調制方法，再通過不同于原有數據集的預編碼和構造塊格式方法，得到待測試發射和接收端算法要求的基帶波形流

S2：利用抖動塊Δ計算原有數據集中的基帶波形流x_n,k和S1得到的通過待測試發射端算法要求的基帶波形流的差別d_n，k；

S3：將發送符號上的傅里葉變換矩陣等效到標準信道模型上，得到新的輸入輸出信道模型；

(1)由單載波調制信號轉變成正交頻分復用信號的等效輸入輸出模型表示為：

其中是單載波調制信號的符號信息流的第n個數據塊，F^H為快速傅里葉逆變換矩陣，H_m，n代表第m個發射天線與第n個接收天線之間的循環信道矩陣，w_n代表第n個接收天線接收到的噪聲；

(2)由正交頻分復用調制信號轉變成單載波信號的等效輸入輸出模型表示為：

其中是正交頻分復用調制信號的信息流的第n個數據塊，F為快速傅里葉變換矩陣；