基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法，包括以下步驟：步驟1、調(diào)制發(fā)射端多載波；步驟2、估計多普勒頻移因子；步驟3、接收端的解調(diào)。本發(fā)明還公開了一種基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法的調(diào)制解調(diào)裝置，包括：相互連接的發(fā)射裝置和接收裝置。具有抗多普勒能力強、適用性廣、實現(xiàn)方法的多樣性、成本低、容易實現(xiàn)和效率高等優(yōu)點。
【專利說明】基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水聲通信技術(shù)，特別涉及一種基于線性調(diào)頻導(dǎo)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對資源需求的急速增長，了解、開發(fā)和利用海洋資源成為維持人類進一步發(fā)展的重要途徑。海洋蘊藏著豐富的資源，是地球的藍寶石，而海洋開發(fā)與水聲通信技術(shù)有著密切的關(guān)聯(lián)。陸地通信技術(shù)的日漸成熟，為海洋通信技術(shù)提供了技術(shù)保障與支持。隨著各國對海洋研究與探索力度的加大，水聲通信技術(shù)有了長足的發(fā)展和進步，成為國內(nèi)外科學(xué)家研究的熱點。
[0003]但是，海洋通信依靠聲信號傳輸信息，海洋的復(fù)雜環(huán)境如海水的密度、溫度、深度、含鹽度等在很大程度上影響了聲信號的損耗。跟無線陸地信道不同，海洋水聲信道是一個相對復(fù)雜的時空變化信道:低速，環(huán)境復(fù)雜，帶寬窄，多途效應(yīng)顯著，尤其是多普勒效應(yīng)嚴(yán)重影響著通信的質(zhì)量。多普勒效應(yīng)對信號的影響是載波頻率的偏移和時間寬度的壓擴，其頻偏Af可以表不為:
[0004]
【權(quán)利要求】
1.基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、調(diào)制發(fā)射端多載波； 步驟2、估計多普勒頻移因子； 步驟3、接收端的解調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法，其特征在于，所述步驟I包括以下步驟: 步驟1-1、根據(jù)信道的特征，將可利用的帶寬均勻或非均勻地分成N個相互正交的線性調(diào)頻子載波，每個子載波表示為:
Cn(t) =Aa exp [j (2 π fnt+k Ji t2+ Φn)], (公式 2) 其中，n=l，2...N，fn為線性調(diào)頻子載波的中心頻率且fn=n/T，其中，T為OFDM信號的符號長度Tsymb()1，k的取值范圍為:k>0，K為線性調(diào)頻子載波的調(diào)頻斜率，Φη為初始相位；選取的這組線性調(diào)頻子載波的調(diào)頻斜率一致，中心頻率間隔2 π /Τ，得到:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法，其特征在于，所述步驟2中，所述估計多普勒頻移因子的方法為:在發(fā)射端添加獨立的輔助導(dǎo)頻，所述輔助導(dǎo)頻同樣采用線性調(diào)頻信號:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法，其特征在于，所述步驟3包括以下步驟: 步驟3-1、獲得多普勒頻移因子α之后，對各線性調(diào)頻子載波分別進行去多普勒處理；利用濾波器對各載波進行濾波，得到若干個子載波信號，對分離得到的所有子載波進行去多普勒計算:................^.........T = t ^ =丄爹 t (ι.= 1,2，…Λ0 (公式 15)
5.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于線性調(diào)頻的水聲抗多普勒多載波調(diào)制解調(diào)方法的調(diào)制解調(diào)裝置，其特征在于，包括:相互連接的發(fā)射裝置和接收裝置； 所述發(fā)射裝置包括編碼映射單元、串并轉(zhuǎn)換單元、載波相加單元、多聲納發(fā)射單元、若干chirp信號發(fā)生器和若干載波調(diào)制單元；原始比特數(shù)據(jù)流直接輸入編碼映射單元，得到編碼映射后的星座圖，由編碼映射單元輸出到串并轉(zhuǎn)換單元，串并轉(zhuǎn)換單元將串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為N個并行的數(shù)據(jù)流；串并轉(zhuǎn)換單元與載波調(diào)制單元相連，將N個數(shù)據(jù)分別調(diào)制到N個線性調(diào)頻子載波上；最后各子載波通過載波相加單元，將N個子載波相加，組成一個符號載波；載波調(diào)制單元最后連接多聲納發(fā)射單元，同時另一個線性調(diào)頻載波發(fā)生器也連接多聲納發(fā)生器，產(chǎn)生導(dǎo)頻聲波，符號載波和導(dǎo)頻聲波經(jīng)多聲納發(fā)射單元轉(zhuǎn)換為聲波發(fā)射出去；所述接收裝置包括聲納接收裝置、Wigner-Hough變換器、重采樣單元、頻率配對單元、載波解調(diào)單元、并串轉(zhuǎn)換單元和編碼解碼單元；其中聲納接收裝置的功能由雙向水聲換能器模塊完成，聲納接收裝置同時接收所有子載波和導(dǎo)頻信號，并轉(zhuǎn)換為電信號，與Wigner-Hough變換器連接；Wigner_Hough變換器對接收信號進行Wigner-Hough變換，讀取導(dǎo)頻載波和各線性調(diào)頻子載波的中心頻率和調(diào)頻斜率；多普勒因子計算單元與Wigner-Hough變換器連接，將進行Wigner-Hough變換得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多普勒因子；重采樣單元與多普勒因子計算單元連接，對接收信號進行重采樣以實現(xiàn)多普勒補償；頻率配對單元將重采樣后的 信號作頻率配對后，輸出到載波解調(diào)單元進行解調(diào)，得到N個并行數(shù)據(jù)流；將結(jié)果輸入并串轉(zhuǎn)換單元和編碼解碼單元，得到發(fā)送信息，并輸出解調(diào)信息。
【文檔編號】H04B11/00GK103944848SQ201410009195
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】寧更新, 寧小娟, 吳麗菲 申請人:華南理工大學(xué)