专利名称：基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制解调方法与装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及水声通信领域，具体涉及一种抗多普勒频移的多子带频率调制解调方法。
背景技术：
在无线通信系统中，当发送者或接收者在运动中通信时，接收者接收信号的频率会发生变化，称为多普勒效应，这是任何波动过程都具有的特性。多普勒频移严重影响着通信的质量。信号在传输的过程中发生多普勒频偏，在频域上就会产生显著的频移扩散，从而在时域上引起信号时间选择性衰落，造成接收和解调的错误。同时对于多载波系统来说，时间选择性衰落容易破坏子载波间的正交性，从而引起子载波间干扰和在信道跟踪时造成不准确。多普勒频移是无线通信系统中普遍存在但又难以解决的问题，在水声通信中，同样存在着多普勒频偏，而且更为严重。表1是浅海水声信道和陆地GSM无线电信号的特性比较表 权利要求
1.一种基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制方法，其特征在于包括如下步骤 步骤1、将可利用的带宽非均勻或均勻的分成N个子载波，每个子载波的频率记为fk，k=0，1,2-N-I即k为0 N-I中的整数；且按0至k的次序，f0 < f！ < . . . < fk, f0作为导频载波，对应的接收端接收到的子载波频率分别为4，fK1，· · · , fEk ；步骤2、把要调制的比特数据按照采用的调制方式进行调制映射，将调制后的数据分成 χ组，每组包含N-I个比特，每一组数据记为符号Dxn，其中χ代表符号数，η = 1,2,…N-I 即η为1 N-I中的整数，η代表每个符号内的比特信息；步骤3、把一个符号内的数据分别调制到除导频载波外的子载波 fk上，从到 fk共有N-I个载波，恰好对应一个符号的比特数，即Dxl调制到Dx2调制到f2，依次类推， Dxfrl)调制到fN_i，由于子载波是并行存在的，所以此时有N-I个同步的载波调制系统，最后把调制后的N-I个载波相加，得到符号载波S(t)；步骤4、将导频载波与符号载波同时发送，并且在整个通信过程中保持导频载波的持续发送。
2.根据权利要求1所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制方法，其特征在于符号载波S (t)表达式为
3.根据权利要求1所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制方法，其特征在于接收端接收到的每一个符号信号都含有导频载波；接收到的所有载波中导频载波的频率是最低的，在调制过程中，导频载波的发射维持在整个通信的过程，即导频载波的时长为整个通信时间。
4.根据权利要求3所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制方法，其特征在于导频载波频率的选定由载波可用频率范围B和信道的最大多普勒因子确定，多普勒因子定义为
5.根据权利要求3所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制方法，其特征在于步骤2中，若采用的调制方式为幅度调制，则将数据映射为幅度调制的星座图；若采用的调制方式为相位调制，则要调制成相位调制的星座图。
6.一种基于辅助导频的多子带水声抗多普勒解调方法，其特征在于包括如下步骤 步骤一、寻找导频，在接收端接收到的所有载波中，导频载波的频率仍保持最低，导频载波即为所有接收到的载波中频率最低的那个载波；步骤二、计算多普勒因子Atl，得到的导频载波频率为fK(1，发送的导频载波频率为&，则多普勒因子△。由下式得到 步骤三、分离各子载波，对各子载波分别进行去多普勒处理，通过扫描接收信号中包含的所有载波的频率，并利用滤波器对各载波进行滤波，得到若干个子载波信号fKm(m <N-1)；由于各个子载波受到的多普勒因子都等于导频载波受到的多普勒因子Δ ^，因而能对符号载波进行多普勒补偿还原原载波频率，对分离得到的所有子载波Tsm进行去多普勒计算 得到对应的消除了多普勒频移的m个子载波f/ ；步骤四、与发射载波配对，辨别出各子载波，步骤三中得到的各载波fm'并不能与相应的原载波对应上，这是因为在实际中，Δ。的估算不可能完全准确，因此去多普勒计算后得到的各个载波频率存在着误差；通过查找原载波中与估算结果最接近的那个频率，然后将两者配对，如式(8)，fdm = min{f' fj}, i = 1,2, ...m, j = 1,2, ...N-l (8)，式中 f' i 为去多普勒后得到的子载波，A为原发射的各个子载波，Tdffl是配对后的载波，对每一个去多普勒后的载波f ‘ i，分别与原来的每个子载波fk的频率进行比较，查找与之频率最接近的那个子载波， 当找到频率最接近的f'时，就将这两个频率配对，认为f' i是发射fk时收到的载波，通过这种方法将去多普勒后的载波与相应的原载波配对，还原出发射载波；步骤五、对配对后的各子载波进行与编码端相对应的映射解调，即反编码映射，得到原始信息。
7.根据权利要求6所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒解调方法，其特征在于步骤4中还原出发射载波后，根据调制方式进行逆调制，即解调，解调的方法由调制方法确定；步骤五中反编码映射也是编码映射的逆过程，最后得到的数据流就是发送的信息。
8.根据权利要求6所述的基于辅助导频的多子带水声抗多普勒解调方法，其特征在于步骤一中，寻找导频的方法包括a、硬件方法，通过扫频电路，对频率范围[fo(1-ΔJftl(HAmax)]进行扫频，找出最低频率的载波，即为导频载波，和是导频载波频率经过多普勒频移后可以达到的最小值和最大值；b、软件方法，利用频率范围为[ ^α-Δ.Μ^Ι+Δ.)]的滤波器对接收到的信号进行滤波，然后通过频谱图在滤波后的信号中找出最低频率的载波，即为导频载波。
9.基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制解调装置，其特征在于包括发射装置和接收装置，发射装置包括编码映射单元、串并转换单元、载波相加单元、多声纳发生器、若干载波发生器和若干载波调制单元；原始比特数据流直接输入编码映射单元，得到编码映射后的星座图，由编码映射单元输出到串并转换单元，串并转换单元将串行数据流转换为N-I 个并行的数据流；串并转换单元与载波调制单元相连，将N-I个数据分别调制到N-I个子载波上，然后通过载波相加单元将N-I个子载波相加，组成一个符号载波，载波相加单元最后连接多声纳发生器，将信号转换为声波发出，同时另一个载波发生器也连接多声纳发生器， 产生导频声波；接收装置包括声纳接收装置、频率测量器、重采样单元、频率配对单元、载波解调单元、并串转换单元和编码解码单元，声纳接收装置同时接收所有子载波和导频信号，并转换为电信号，与频率测量器连接；频率测量器检测出频率最低的载波，并测量其频率；重采样单元与频率测量器连接，并将频率测量器得到的数据转化为多普勒因子，对接收信号进行重采样；频率配对单元将重采样后的信号作频率配对后，输出到载波解调单元进行解调，得到N-I个并行数据流；接着将结果输入并串转换单元和编码解码单元，得到发送信息。
全文摘要
本发明公开了基于辅助导频的多子带水声抗多普勒调制解调方法与装置，所述调制解调方法利用了独立的辅助导频作多普勒频移估算，只需通过判断导频的频率即可得出多普勒因子，比传统方法更为准确，同时省去了帧首尾的识别信息，使传输效率最大化。所述调制解调装置包括发射装置和接收装置，发射装置包括编码映射单元、串并转换单元、载波相加单元、多声纳发生器、若干载波发生器和若干载波调制单元；接收装置包括声纳接收装置、频率测量器、重采样单元、频率配对单元、载波解调单元、并串转换单元和编码解码单元；该装置结构简单，只需简单的电路和算法就可实现，部分电路可采用传统调制方法的电路，成本低，具有速率高、多普勒抗性强的特点。
文档编号H04L27/26GK102571677SQ20121004634
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者宁更新, 樊国勇, 韦岗 申请人:华南理工大学