[发明专利]一种MFSK水声通信的多普勒测量与修正方法

权利要求书

1.一种MFSK水声通信的多普勒测量与修正方法，其特征在于：步骤如下：

（1）、MFSK水声通信的多普勒测量谱线的映射

在MFSK通信信号的频段边缘映射两根多普勒测量谱线，如下：

s(t)=Σi=0N+mexp(jdi)rect(t-ts-t/2)exp(j2πfi(t-ts)),ts≤t≤ts+T---(1)]]>

其中s(t)为生成的含有多普勒测量谱线的MFSK信号，T为MFSK信号的时间周期，d₀和d_N+m为这两根多普勒测量谱线的初始相位，d_1+(m-1)/2、d_2+(m-1)/2、……、d_N+(m-1)/2为信息的初始相 位，d₁、d₂、……、d_(m-1)/2，d_1+N+(m-1)/2、d_2+N+(m-1)/2、……、d_N+m为0，m的取值取决于收 发端最大的相对运动速度，多普勒测量的范围为-(1+(m-1)/2)/T≤Δf≤(1+(m-1)/2)/T；

（2）多普勒测量与修正

在接收端，利用FFT对MFSK信号进行解调，先对接收的射频信号降采样，为：

y(n)=x(n)×exp(-j2π×f₀×n/f_s)                  （2）

z(n)=h(n)⊗y(n)---(3)]]>

b(n)=z(Mn)                                       （4）

其中f₀为中心频率，f_s为采样频率，h(n)为第一低通滤波器系数，M为第一次降采样因子， b(n)为获得的基频信号样本，采用Zoom-FFT，就是对感兴趣的多普勒测量谱线附近的频段 进行放大，即频率分辨率提高，而其他频段，依然采用低频率分辨率，对b(n)进行Zoom-FFT 处理为：

y_1、2(n)=b(n)×exp(-j2π×f_m1、2×nM/f_s)         （5）

z1,2(n)=h′(n)⊗y1,2(n)---(6)]]>

b_1、2(n)=z_1、2(Ln)                               （7）

dk1,2=1NΣn=0N-1b1,2(n)Σm=0N-1exp(j2πm(n-k)/N)---(8)]]>

其中f_m1、2为多普勒测量谱线的频率，h′(n)为第二低通滤波器系数，带宽为2(1+(m-1)/2)/T， L第二次降采样因子，找到d_k1、2的最大值对应的位置k′_1、2,则：

δ_f=f_s/M/L                          （9）

Δf_1、2=f₀/f_m1、2k′_1、2δ_f         （10）

Δf=(Δf₁+Δf₂)/2                   （11）

ε＝1/(1+Δf/f₀)                    （12）

ΔN＝εN                            （13）

ΔN′＝εNML                        （14）

δ_f为多普勒测量的频率分辨率，Δf为多普勒频偏值，ε为多普勒因子，ΔN为多普勒时间效 应对相邻两个MFSK信号的复频信号偏移样本点数，ΔN′为相邻两个多普勒测量周期射频信 号的偏移样本点数，对b(n)进行多普勒修正，为：

b′(n)=b(n-ΔN)exp(-j2πΔfnM/f_s)   （15）

dk=1NΣn=0N-1b′(n)Σm=0N-1exp(j2πm(n-k)/N)---(16)]]>

对d_k进行判决，获得信息码元。