一種抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水聲擴(kuò)頻通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抑制水聲通信中多途干擾的直 接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水聲通信中，多途效應(yīng)引起的符號(hào)間干擾（ISI)是限制信息傳輸速率的主要原 因。對(duì)此，通過利用直接序列擴(kuò)頻調(diào)制不僅能提高信號(hào)的傳輸距離，還可根據(jù)PRN碼尖銳的 自相關(guān)特性，對(duì)延時(shí)大于一個(gè)擴(kuò)頻碼片的多途信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。因此，基于DSSS調(diào) 制體制的水聲通信受到了廣泛的研究。在DSSS調(diào)制技術(shù)中，常用的擴(kuò)頻碼有m序列、Gold 碼、混沛碼等。但是在工程使用中，只能將有限長(zhǎng)度的擴(kuò)頻碼用于信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。然而， 由文獻(xiàn)"WelchLR.Lowerboundsonthemaximumcross-correlationofsignals[J]. IE邸TransactionsInformationTheory, 1974, 20:397-399."中給出的Welch界可知，對(duì) 于長(zhǎng)度有限的隨機(jī)序列，不能獲得理想的自相關(guān)或者互相關(guān)函數(shù)。因此，非理想的自相關(guān)和 互相關(guān)使得擴(kuò)頻系統(tǒng)不能完全抑制符號(hào)間干擾（ISI)和多址干擾（MI)，改善隨機(jī)序列的 相關(guān)特性，成為抑制多途干擾的有效手段之一。
[0003] 為了減小甚至消除符號(hào)間干擾（ISI)和多址干擾（MI)，在文獻(xiàn)"Sta' nczak S.Boche H. Haardt M. Are LAS-codes a miracle?[J].Global Telecommunications Conference,2001.化OBECOM'01.IE邸，2001，1:589-593.，，中給出 了用于LAS-CDMA系統(tǒng)的 LS碼。該LS碼是一種具有零相關(guān)窗（IFW)的"互補(bǔ)序列"（Complementary Series),在零 相關(guān)窗內(nèi)，"互補(bǔ)序列"對(duì)具有理想的自相關(guān)和互相關(guān)函數(shù)。該種擴(kuò)頻碼的提出，主要應(yīng)用于 移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，用W減小CDMA系統(tǒng)的符號(hào)間干擾（ISI)和多址干擾（MI)，提高蜂窩網(wǎng) 絡(luò)的容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，為解決現(xiàn)有的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法不能完全抑制水聲通 信中多途干擾的技術(shù)問題，提供一種抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法， 該直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法將互補(bǔ)序列對(duì)作為直接序列擴(kuò)頻調(diào)制的偽隨機(jī)序列，引入水聲通 信，利用其構(gòu)造的零相關(guān)窗內(nèi)理想相關(guān)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)比普通的有限長(zhǎng)隨機(jī)序列具有更好的多 途抑制能力。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào) 制方法，該直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法包括：
[0006] 步驟1)構(gòu)造兩個(gè)滿足"互補(bǔ)序列"對(duì)關(guān)系的序列；
[0007] 步驟2)將步驟1)中獲得的兩個(gè)序列進(jìn)行正交組合生成偽隨機(jī)序列，W該偽隨機(jī) 序列作為擴(kuò)頻碼；
[0008] 步驟3)根據(jù)擴(kuò)頻信號(hào)的傳輸帶寬，計(jì)算出單個(gè)擴(kuò)頻碼碼片的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)信息 傳輸速率，計(jì)算出單個(gè)信息碼片的持續(xù)時(shí)間，然后計(jì)算出單個(gè)信息碼片所對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼的 碼片個(gè)數(shù)；
[0009] 步驟4)根據(jù)步驟3)中計(jì)算的結(jié)果，將發(fā)射的信息碼片按照對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)關(guān)系分別與 步驟2)中得到的偽隨機(jī)序列做模2相乘運(yùn)算后，組合生成復(fù)基帶擴(kuò)頻信號(hào)；
[0010] 步驟5)將步驟4)中得到的復(fù)基帶擴(kuò)頻信號(hào)和信號(hào)載波相乘并取實(shí)部，得到擴(kuò)頻 發(fā)射信號(hào)。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟1)中生成的每個(gè)序列在連續(xù)時(shí)間域上表示 為：
[00。]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征在于，所述直接序 列擴(kuò)頻調(diào)制方法包括： 步驟1)構(gòu)造兩個(gè)滿足"互補(bǔ)序列"對(duì)關(guān)系的序列； 步驟2)將步驟1)中獲得的兩個(gè)序列進(jìn)行正交組合生成偽隨機(jī)序列，以該偽隨機(jī)序列 作為擴(kuò)頻碼； 步驟3)根據(jù)擴(kuò)頻信號(hào)的傳輸帶寬，計(jì)算出單個(gè)擴(kuò)頻碼碼片的持續(xù)時(shí)間，根據(jù)信息傳輸 速率，計(jì)算出單個(gè)信息碼片的持續(xù)時(shí)間，然后計(jì)算出單個(gè)信息碼片所對(duì)應(yīng)的從步驟2)得到 的擴(kuò)頻碼的碼片個(gè)數(shù)； 步驟4)根據(jù)步驟3)中計(jì)算的結(jié)果，將發(fā)射的信息碼片按照對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)關(guān)系分別與步驟 2)中得到的偽隨機(jī)序列做模2相乘運(yùn)算后，組合生成復(fù)基帶擴(kuò)頻信號(hào)； 步驟5)將步驟4)中得到的復(fù)基帶擴(kuò)頻信號(hào)和信號(hào)載波相乘并取實(shí)部，得到擴(kuò)頻發(fā)射 信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，步驟1)中生成的每個(gè)序列在連續(xù)時(shí)間域上表示為：
其中，序列的長(zhǎng)度為N，t表示時(shí)間，Cn表示第η個(gè)偽隨機(jī)序列的序列值，rect (·)為方 波函數(shù)
T。表示偽隨機(jī)序列單個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間； 所述的"互補(bǔ)序列"對(duì)的相關(guān)函數(shù)定義為：
其中，τ表示序列Ai和~的延時(shí)，Ai, Ap Bi, 均為滿足"互補(bǔ)序列"關(guān)系的偽隨機(jī)序 列，當(dāng)i = j時(shí)，上式描述自相關(guān)特性，i尹j則描述互相關(guān)特性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，所述步驟4)中發(fā)射的信息碼片表示為：
其中，dn表示第η個(gè)信息序列值，t表示時(shí)間，Td表示單個(gè)信息序列持續(xù)的時(shí)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，所述步驟5)中的信號(hào)載波表示為：
其中，y = 表示虛數(shù)單位，ω為載波角頻率，^為載波初始相位，t表示時(shí)間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，所述步驟2)中正交組合生成偽隨機(jī)序列采用時(shí)分方式，將兩個(gè)序列按時(shí)間的先后順 序排列后，在兩個(gè)序列之間加入一定長(zhǎng)度的值為O的序列，得到的偽隨機(jī)序列表示為 ：
(5) 其中，An和Bn表示序列，W表示在兩個(gè)序列之間加入的O的個(gè)數(shù)，S表示偽隨機(jī)序列，其 長(zhǎng)度為2 (N+W); 根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義，公式（5)的相關(guān)函數(shù)表示為： 1
其中，Ai，Ap Bi, 均為滿足"互補(bǔ)序列"關(guān)系的偽隨機(jī)序列，當(dāng)i = j時(shí)，上式描述自相 關(guān)特性，i尹j則描述互相關(guān)特性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或5所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方 法，其特征在于，所述步驟5)中得到擴(kuò)頻發(fā)射信號(hào)表示為：
其中，T。表示偽隨機(jī)序列單個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間，t表示時(shí)間，表示信息碼片，氣 和表示序列，ω為載波角頻率，P為載波初始相位，Td表示單個(gè)信息序列持續(xù)的時(shí)間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，所述步驟2)中正交組合生成偽隨機(jī)序列采用載波相位正交方式，將兩個(gè)序列分別調(diào) 至在相位相差為90度的正交載波上，得到的偽隨機(jī)序列表述為 ： CS = An+jBn (8) 其中，An和Bn表示序列，/ = V1T表示虛數(shù)單位，CS表示組合后的復(fù)數(shù)形式的偽隨機(jī)序 列，其長(zhǎng)度為N ; 根據(jù)相關(guān)函數(shù)的定義，公式（8)的相關(guān)函數(shù)為：
其中，Ai，Ap Bi, 均為滿足"互補(bǔ)序列"關(guān)系的偽隨機(jī)序列，當(dāng)i = j時(shí)，上式描述自相 關(guān)特性，i尹j則描述互相關(guān)特性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2、3、4或7所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方 法，其特征在于，所述步驟5)中得到擴(kuò)頻發(fā)射信號(hào)表示為：
其中，T。表示偽隨機(jī)序列單個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間，t表示時(shí)間，表示信息碼片， 作和:表示序列，?表示組合后的復(fù)數(shù)形式的偽隨機(jī)序列，ω為載波角頻率， 供為載波初始相位，Td表示單個(gè)信息序列持續(xù)的時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，其特征 在于，所述的"互補(bǔ)序列"對(duì)采用LS碼。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抑制水聲通信中多途干擾的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法，該直接序列擴(kuò)頻調(diào)制方法將互補(bǔ)序列對(duì)作為直接序列擴(kuò)頻調(diào)制的偽隨機(jī)序列，引入水聲通信，利用其構(gòu)造的零相關(guān)窗內(nèi)理想相關(guān)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)比普通的有限長(zhǎng)隨機(jī)序列具有更好的多途抑制能力，能夠完全抑制水聲擴(kuò)頻通信中的多途干擾；根據(jù)實(shí)際需要，可選擇兩種“互補(bǔ)序列”對(duì)的組合方法構(gòu)造直接序列擴(kuò)頻調(diào)制的偽隨機(jī)序列：采用時(shí)分正交組合方式能夠降低發(fā)射占空比，從而起到冷卻功率放大器的作用，這種信號(hào)采用正交解調(diào)時(shí)對(duì)載波相位不敏感，不需要精確的載波相位同步；采用載波相位正交組合方式的信息發(fā)射效率同普通的m序列、Gold序列等偽隨機(jī)序列擴(kuò)頻調(diào)制一致，在信噪比較高時(shí)，該方式的解調(diào)誤碼率較好。
【IPC分類】H04B1-7083, H04B1-7097, H04B1-7107
【公開號(hào)】CN104753561
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310739788
【發(fā)明人】黃志全, 楊宜康, 李宇, 張揚(yáng)帆
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月26日