[發明專利]一種適用于通探一體化聲納的CE_OFDM信號設計方法

在審

• 申請號: 202011639741.6
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112866838A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 徐娜
• 申請（專利權）人: 海鷹企業集團有限責任公司
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04L27/26
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明提供了一種適用于通探一體化聲納的CE_OFDM信號設計方法，屬于水聲通信和探測技術領域。本發明為利用同一信號同時實現聲納探測與通信傳輸功能，設計了一種恒包絡OFDM通信探測一體化信號。CE?OFDM信號的PAPR恒定為0dB，解決了聲納傳統寬帶多載波波形高PAPR的問題。同時，所設計的一體化波形能夠滿足通信和探測功能和指標，UUV可利用該一體化波形在集群見實現數據通信的同時，完成集群間的信息共享，達到了通信與探測同時進行又互不影響的目的，提升了探測與通信的效率。

技術領域

本發明涉及一種適用于通探一體化聲納的CE_OFDM信號設計方法，屬于水聲通信和探測技術領域。

背景技術

目前，無人水下航行器(UUV)的航速、航程、續航力在逐步提高，并且能攜帶武器，即將具備與潛艇媲美的功能，未來將更多地代替潛艇在作戰一線承擔情報偵察、反潛、反艦等任務。在水下使用多艘UUV組成水下編隊進行協同探測，可以提高探測效率，擴大探測范圍，發揮更大的作用。在探測海域水文環境惡劣、探測任務繁雜的情況下，UUV協同探測的高度智能化和多功能性，能夠完成單UUV無法完成或難以完成的任務。探測、通信、電子干擾等各種功能的電子設備被裝備在同一平臺上，占據了平臺大量的空間，增加了平臺的反射面積和能耗，惡化了平臺周圍的電磁環境，降低了隱蔽性，從而影響了平臺整體機動性、安全性等性能。因此，迫切需要將這些獨立的設備集成起來，構造綜合化程度高的一體化集成系統，增加空間利用率、減小反射面積、降低電磁輻射等，提高整體對抗性能，從而在對抗中獲得有利優勢。水下探測與通信系統長期是獨立縱向發展的，而兩者在工作原理、系統結構、信號處理以及工作頻率上的相似,將兩者有機的結合集成,形成探測通信一體化,則可減小平臺的體積,降低功耗,增強隱蔽性，從而提高系統生存能力與應變能力,將成為未來綜合電子信息系統發展的趨勢。

在通探一體化體制中，單載波一體化方案由于通信數據率不高、頻譜利用率不足等原因，難以滿足現代的通信需求。在多載波體制中，OFDM波形體制提供了一個相對簡單的方式，在具有嚴重地多徑衰落特點的信道中保障高數據鏈路。然而一幀隨機傳統OFDM信號的PAPR可高達8.15dB，這對于射頻前端的功率放大器來說是一個極大的挑戰，會引起功率放大器的非線性失真，從而導致系統性能退化。為了解決傳統OFDM信號的高PAPR的問題，可采用相位調制方式，即將傳統OFDM信號恒包絡化。恒包絡正交頻分復用信號(CE-OFDM)可視為傳統OFDM基礎概念通過相位調制的擴展，從而信號的PAPR恒為0dB，可以極大地降低了多載波硬件設備成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于通探一體化聲納的CE_OFDM信號設計方法，從而為UUV協同探測提供一種可參考適用的發射信號。

為解決上述技術問題，本發明提供一種適用于通探一體化聲納的CE_OFDM信號設計方法，其本質是利用通信信號進行探測，并保證信號橫包絡特性，具體步驟包括：

將發射器的通信信號調制成碼元序列；

將碼元序列利用串并轉換、IDFT變換以及并串轉換方式轉換得到OFDM基帶信號；

將OFDM基帶信號的實部作為相位調制器的輸入信號，通過相位調制處理得到CE-OFDM信號；

向相位調制后的恒包絡CE-OFDM信號添加CP信號，從而得到發射基帶信號；

將發射基帶信號通過換能器發射到水中環境中。

在一種實施方式中，發射器的通信信號經過參數的初始化操作；所述參數包括但不限于聲納工作頻率、帶寬、時延擴展、碼元數目中的一種或多種。

在一種實施方式中，所述方法具體包括如下步驟：