[發(fā)明專利]淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110375088.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN113179235B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武魯魯;王彬;李勇斌;王海旺;唐強(qiáng);郭悅;黃焱;裴喜龍;孟鈺婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/10
• 分類號(hào): H04L27/10;H04L27/14
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

本發(fā)明屬于水聲通信信號(hào)解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法及系統(tǒng)，通過對(duì)MFSK接收信號(hào)進(jìn)行脈沖噪聲抑制預(yù)處理及載波粗估計(jì)，得到M個(gè)子載波粗估計(jì)值，將抑制脈沖噪聲后信號(hào)分為M路，并通過精確估計(jì)及去載波和載波同步，獲得各路子載波的基帶信號(hào)；對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行定時(shí)估計(jì)和定時(shí)同步；利用最佳抽樣時(shí)刻對(duì)每路子載波信號(hào)進(jìn)行抽樣得到M個(gè)抽樣值，通過擇大判決恢復(fù)出原始符號(hào)信息，完成MFSK信號(hào)解調(diào)。本發(fā)明解決在淺海脈沖噪聲和多途信道條件下MFSK信號(hào)解調(diào)魯棒性較差、性能較低，缺乏完整實(shí)用可用于工程實(shí)踐的方法和系統(tǒng)等問題，能夠在淺海脈沖噪聲和水聲多途信道下具有較好的誤碼率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水聲通信信號(hào)解調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

多進(jìn)制頻移鍵控(M-ary Frequency Shift Keying，MFSK)信號(hào)通常采用非相干解調(diào)，具有對(duì)相位畸變不敏感、對(duì)多普勒頻移有較強(qiáng)容忍度的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水聲通信系統(tǒng)中。在水下信息監(jiān)測(cè)和水聲對(duì)抗領(lǐng)域，往往需要在不依賴先驗(yàn)信息或先驗(yàn)信息很少的條件下對(duì)水聲信號(hào)進(jìn)行處理，其中水聲MFSK信號(hào)盲解調(diào)就是一項(xiàng)重要內(nèi)容。

針對(duì)加性高斯背景噪聲下的無線電通信MFSK信號(hào)解調(diào)方法已經(jīng)比較成熟。現(xiàn)有技術(shù)中，如，采用基于Morlet小波脊線提取，計(jì)算小波脊線短時(shí)方差的方法獲取符號(hào)跳變信息，進(jìn)而估計(jì)得到MFSK信號(hào)調(diào)制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了解調(diào)；又如，改進(jìn)的差分檢波解調(diào)算法，但該方法中的滑動(dòng)積分取最大模值對(duì)應(yīng)起始點(diǎn)的定時(shí)算法存在較大誤差，抗噪性能和參數(shù)魯棒性較差；再如，通過改進(jìn)對(duì)乘法器的輸出經(jīng)過低通濾波后取虛部，以此來獲取調(diào)制信息。與陸上無線電通信不同，水聲信道具有比較明顯的多途效應(yīng)，而且淺海海洋背景噪聲由于人為和海洋生物等的影響常常呈現(xiàn)脈沖性。上述MFSK信號(hào)解調(diào)方法對(duì)于淺海水聲多途以及脈沖噪聲的影響很敏感，使得上述方法不能直接應(yīng)用于淺海水聲MFSK信號(hào)的解調(diào)。迄今為止，針對(duì)水聲MFSK信號(hào)解調(diào)的實(shí)用方法較少，現(xiàn)有的也大多只討論MFSK信號(hào)解調(diào)的某一環(huán)節(jié)，如符號(hào)速率等調(diào)制參數(shù)的估計(jì)，缺乏完整實(shí)用的適用于淺海脈沖噪聲環(huán)境的MFSK信號(hào)解調(diào)方法。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明提供一種淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法及系統(tǒng)，解決在淺海脈沖噪聲和多途信道條件下MFSK信號(hào)解調(diào)魯棒性較差、性能較低，缺乏完整實(shí)用可用于工程實(shí)踐的方法和系統(tǒng)等問題，能夠在淺海脈沖噪聲和水聲多途信道下具有較好的誤碼率性能。

按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，提供一種淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法，包含如下內(nèi)容：

對(duì)MFSK接收信號(hào)進(jìn)行脈沖噪聲抑制預(yù)處理，得到抑制脈沖噪聲后信號(hào)；

對(duì)抑制脈沖噪聲后信號(hào)進(jìn)行載波粗估計(jì)，得到MFSK信號(hào)的M個(gè)子載波粗估計(jì)值，根據(jù)子載波粗估計(jì)值將抑制脈沖噪聲后信號(hào)分為M路，每路為一個(gè)子載波；

針對(duì)每路子載波信號(hào)進(jìn)行載波精確估計(jì)，得到M個(gè)子載波精確估計(jì)值；并利用子載波精確估計(jì)值對(duì)每路子載波信號(hào)去載波和載波同步，獲得各路子載波的基帶信號(hào)；對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行定時(shí)估計(jì)和定時(shí)同步；

利用最佳抽樣時(shí)刻對(duì)每路子載波信號(hào)進(jìn)行抽樣得到M個(gè)抽樣值，通過擇大判決恢復(fù)出原始符號(hào)信息，完成MFSK信號(hào)解調(diào)。

作為本發(fā)明淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法，進(jìn)一步地，MFSK接收信號(hào)表示為：其中，n表示采樣點(diǎn)數(shù)，y(n)表示接收信號(hào)，h(n)表示水聲信道沖激響應(yīng)，符號(hào)表示卷積運(yùn)算，w(n)表示海洋環(huán)境噪聲，s(n)為發(fā)送的MFSK已調(diào)信號(hào)。

作為本發(fā)明淺海脈沖噪聲和多途信道下的MFSK信號(hào)解調(diào)方法，進(jìn)一步地，將海洋噪聲環(huán)境建模為Alpha穩(wěn)態(tài)分布噪聲，并采用混合信噪比來衡量信號(hào)與噪聲功率關(guān)系。