[发明专利]一种基于OFDM的数字地震仪数据传输系统及其同步方法

权利要求书

1.一种基于OFDM的数字地震仪数据传输系统及其同步方法，其特征在于：传输系统采用正交频分复用技术作为其传输体制，其发射机结构包括：编码模块2、符号映射模块3、串/并模块4、反傅里叶变换（IFFT）模块5、并/串模块6、训练序列模块7、功率分配模块8、叠加模块9、插入保护间隔模块10、模数转换模块11；接收机结构包括：模数转换模块13、同步和信道估计模块14、训练序列与数据分离模块17、去除保护间隔模块18、串/并模块19、傅里叶变换（FFT）模块20、并/串模块21、符号解映射模块22、解码模块23。

2.根据权利要求1所述的一种基于OFDM的数字地震仪数据传输系统及其同步方法，其特征在于：发射机结构中的编码模块2主要实现保证地震采集数据在信道的可靠传输；符号映射模块3将编码后的二进制数据映射为对应的复数信号；串/并模块4将高速率串行信号变成多路并行的低速率信号；反傅里叶变换模块5将映射后数据调制在相互正交的子载波上；并/串模块6将并行信号变成串行信号；功率分配模块8主要实现地震数据与训练序列的功率分配；叠加模块9实现训练序列线性叠加在OFDM地震数据符号上；插入保护间隔模块10用于保护子载波间的正交性，减少OFDM符号码元间的干扰；模数转换模块11将数字OFDM符号变成模拟信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于OFDM的数字地震仪数据传输系统及其同步方法，其特征在于：接收机结构中的模数转换模块13将接收的模拟信号变成数字信号；同步和信道估计模块14实现OFDM符号的同步，确定傅里叶变换窗口的起始位置和传输信道的脉冲响应特性，便于叠加训练序列与地震数据的分离；训练序列与数据分离模块17利用信道的脉冲响应函数将训练序列与地震数据进行分离；去除保护间隔模块18将OFDM符号前面的循环前缀去除，提取完整的OFDM符号；串/并模块19将串行的OFDM符号变成并行的OFDM数据；傅里叶变换模块20与反傅里叶变换相对应，对信号进行解调；并/串模块21将解调后的并行信号变成串行数据；符号解映射模块22与符号映射相对应，实现复数信号解调成对应的二进制数字比特流；解码模块23实现地震数据的解码。

4.一种基于OFDM的数字地震仪数据传输系统及其同步方法，其特征在于：包括发射端对发射信号处理的步骤和接收端对接收信号处理的步骤：

发射端对发射信号处理的步骤如下：

步骤1 利用CAZAC序列构造长度为                                               的序列，所构造的序列为复数序列；

步骤2 将序列进行点的IFFT，得序列为；

步骤3 取序列的共轭结构为序列；

步骤4 将长度均为的序列和进行合并为长度为的序列，表达式如下：

步骤5 将序列进行重复一次得序列为；

步骤6 取序列的共轭结构为序列，并将长度均为的序列和进行合并得长度为的训练序列，表达式如下：

步骤7 将训练序列与长度为的OFDM数据符号进行线性叠加后，得序列，其数学表达式为：

其中， 为功率分配因子，且取值范围为；

步骤8 将叠加后的序列加入循环前缀，得到最终的发射数据为，其数学表达式为：

其中，表示循环前缀的长度， 为OFDM数据符号的长度，且；

接收端对接收信号的处理步骤如下：

步骤9 将本地训练序列添加长度为的点循环前缀后，得到本地序列为，其数学表达式为：

步骤10 将本地训练序列分成四段与接收信号进行共轭相关，得到四个相关值；

步骤11 将四个相关值进行累加求平均，得到最终的目标函数值，其数学表达式为：

其中，“*”表示取共轭，为整数，表示接收信号与本地序列的相对滑动位置，表示接收信号，表示本地训练序列；

步骤12通过设定门限值，使目标函数超过门限值的值判为时间同步位置；

步骤13 在取得上述精确时间同步下，利用目标函数进行相位信息提取，得到频偏估计值为，即：

其中，表示时间同步位置，

步骤14 进行频偏补偿。