[發明專利]低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法

有效

• 申請號: 202110574169.8
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113300988B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 孫大軍;洪小平;崔宏宇;韓云峰;張殿倫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03;H04B11/00;H04B13/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 于歌

一種低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法，屬于水聲通信技術領域。本發明針對現有水聲信道信號采用恒定步長參數的自適應判決反饋均衡器進行調整，信號處理的收斂速度和穩態性能不能兼顧的問題。它在發送端首先發送信號用以與接收端建立鏈接，接收端得到接收信號向量r(k)，用以進行解調處理；在接收端，利用已知訓練序列與判決反饋均衡器輸出值得到濾波器輸出誤差；均衡器中前饋濾波器的系數a(k)和反饋濾波器的系數b(k)利用自適應算法計算得到；自適應算法的迭代根據信道特征和輸入信號統計特性構造。本發明能夠有效抑制低頻水聲通信的模態間干擾問題。

技術領域

本發明涉及低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法，屬于水聲通信技術領域。

背景技術

水聲通信是海洋環境監測及海洋信息獲取的重要信息交互手段。低頻水聲信道表現出簇稀疏大時延擴展特性，這將會導致嚴重的碼間干擾，進而造成通信性能的惡化。

判決反饋均衡器是目前針對水聲信道信號處理的最有效的處理手段之一，但由于水聲信道變化規律復雜，常規的判決反饋均衡器很難達到理想效果。為了使均衡器更好的適應信道的時變特性，產生了自適應判決反饋均衡器，并得到廣泛應用。自適應判決反饋均衡器利用自適應算法迭代的更新均衡器系數，來跟蹤信道的變化，可獲得更為準確的濾波結果。

由于低頻信道的模態間干擾使其具有的簇稀疏特性，利用傳統水聲信道的稀疏性設計的算法在均衡處理中很難獲得優異性能。而現有自適應算法中的恒定步長參數使信號處理的收斂速度和穩態性能二者不能兼優，降低了自適應均衡處理性能。

發明內容

針對現有水聲信道信號采用恒定步長參數的自適應判決反饋均衡器進行調整，信號處理的收斂速度和穩態性能不能兼顧的問題，本發明提供一種低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法。

本發明的一種低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法，包括，

在訓練模式下，將已知訓練序列進行延時，得到期望信號d(k)；

同時，使已知訓練序列經信道傳輸，在信道輸出端得到輸出信號向量r(k)，輸出信號向量r(k)經前饋濾波器進行前饋濾波得到a^H(k)r(k)，其中a(k)為前饋濾波器的濾波系數，H表示共軛轉置，k為正整數，表示輸出信號向量的序號；

再將期望信號d(k)輸入反饋濾波器，經反饋濾波得到b^H(k)d(k)，其中b(k)為反饋濾波器的濾波系數；

計算獲得均衡器的輸出

所述均衡器包括前饋濾波器和反饋濾波器；

再計算獲得判決誤差e(k)：

根據判決誤差e(k)自適應修正前饋濾波器和反饋濾波器的系數以對信道進行補償，獲得修正后的均衡器；

將修正后的均衡器用于跟蹤模式下，實現低頻水聲通信的模態間干擾抑制；

跟蹤模式下，反饋濾波器的當前輸入為前一次信號迭代過程中判決裝置輸出的判決值，所述判決值為判決裝置對均衡器的輸出的判決結果y(k)。

根據本發明的低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法，

所述輸出信號向量r(k)表示為：

r(k)＝h^H(k)s(k)h(k)，

式中s(k)為跟蹤模式下輸入信號，h(k)為信道沖擊響應。

根據本發明的低頻水聲通信的模態間干擾抑制方法，

跟蹤模式下，均衡器的輸出為