基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法，包括以下步骤：步骤1、调制发射端多载波；步骤2、估计多普勒频移因子；步骤3、接收端的解调。本发明还公开了一种基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法的调制解调装置，包括：相互连接的发射装置和接收装置。具有抗多普勒能力强、适用性广、实现方法的多样性、成本低、容易实现和效率高等优点。
【专利说明】基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水声通信技术，特别涉及一种基于线性调频导频的水声抗多普勒多载波调制解调方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着人类对资源需求的急速增长，了解、开发和利用海洋资源成为维持人类进一步发展的重要途径。海洋蕴藏着丰富的资源，是地球的蓝宝石，而海洋开发与水声通信技术有着密切的关联。陆地通信技术的日渐成熟，为海洋通信技术提供了技术保障与支持。随着各国对海洋研究与探索力度的加大，水声通信技术有了长足的发展和进步，成为国内外科学家研究的热点。
[0003]但是，海洋通信依靠声信号传输信息，海洋的复杂环境如海水的密度、温度、深度、含盐度等在很大程度上影响了声信号的损耗。跟无线陆地信道不同，海洋水声信道是一个相对复杂的时空变化信道:低速，环境复杂，带宽窄，多途效应显著，尤其是多普勒效应严重影响着通信的质量。多普勒效应对信号的影响是载波频率的偏移和时间宽度的压扩，其频偏Af可以表不为:
[0004]
【权利要求】
1.基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、调制发射端多载波； 步骤2、估计多普勒频移因子； 步骤3、接收端的解调。
2.根据权利要求1所述的基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法，其特征在于，所述步骤I包括以下步骤: 步骤1-1、根据信道的特征，将可利用的带宽均匀或非均匀地分成N个相互正交的线性调频子载波，每个子载波表示为:
Cn(t) =Aa exp [j (2 π fnt+k Ji t2+ Φn)], (公式 2) 其中，n=l，2...N，fn为线性调频子载波的中心频率且fn=n/T，其中，T为OFDM信号的符号长度Tsymb()1，k的取值范围为:k>0，K为线性调频子载波的调频斜率，Φη为初始相位；选取的这组线性调频子载波的调频斜率一致，中心频率间隔2 π /Τ，得到:
3.根据权利要求1所述的基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法，其特征在于，所述步骤2中，所述估计多普勒频移因子的方法为:在发射端添加独立的辅助导频，所述辅助导频同样采用线性调频信号:
4.根据权利要求1所述的基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤: 步骤3-1、获得多普勒频移因子α之后，对各线性调频子载波分别进行去多普勒处理；利用滤波器对各载波进行滤波，得到若干个子载波信号，对分离得到的所有子载波进行去多普勒计算:................^.........T = t ^ =丄爹 t (ι.= 1,2，…Λ0 (公式 15)
5.一种实现权利要求1所述的基于线性调频的水声抗多普勒多载波调制解调方法的调制解调装置，其特征在于，包括:相互连接的发射装置和接收装置； 所述发射装置包括编码映射单元、串并转换单元、载波相加单元、多声纳发射单元、若干chirp信号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个并行的数据流；串并转换单元与载波调制单元相连，将N个数据分别调制到N个线性调频子载波上；最后各子载波通过载波相加单元，将N个子载波相加，组成一个符号载波；载波调制单元最后连接多声纳发射单元，同时另一个线性调频载波发生器也连接多声纳发生器，产生导频声波，符号载波和导频声波经多声纳发射单元转换为声波发射出去；所述接收装置包括声纳接收装置、Wigner-Hough变换器、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；其中声纳接收装置的功能由双向水声换能器模块完成，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Wigner-Hough变换器连接；Wigner_Hough变换器对接收信号进行Wigner-Hough变换，读取导频载波和各线性调频子载波的中心频率和调频斜率；多普勒因子计算单元与Wigner-Hough变换器连接，将进行Wigner-Hough变换得到的数据转化为多普勒因子；重采样单元与多普勒因子计算单元连接，对接收信号进行重采样以实现多普勒补偿；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个并行数据流；将结果输入并串转换单元和编码解码单元，得到发送信息，并输出解调信息。
【文档编号】H04B11/00GK103944848SQ201410009195
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】宁更新, 宁小娟, 吴丽菲 申请人:华南理工大学