[发明专利]一种远程水声通信分块帧同步方法

权利要求书

1.一种远程水声通信信号分块帧同步方法，所述方法采用双曲调频信号作为帧同步头，在接收端，将本地生成的长度为N的双曲调频信号，分割成K个长度为M的子信号，利用频域相关算法分别计算当前时刻每一个子信号的滑动相关；将当前时刻的相关结果与以前时刻的相关结果延时M点后相加；取延时叠加后结果的前M个点作为当前时刻帧同步的计算结果；从每K次帧同步的计算结果中搜索同步信号的到来时刻，完成帧同步；

所述方法具体包括：

步骤1)接收端将本地生成的长度为N的双曲调频信号s(n)分割成K个长度为M的子信号s_k(n)，满足M＝N/K，以每个子信号作为矩阵的列向量构成矩阵S_M×K；对每一个子信号补零至2M长度构成矩阵E_2M×K，对补零后的各个子信号做快速傅里叶变换，F_2M为快速傅里叶变换矩阵，并求出快速傅里叶变换结果的共轭H_2M×K作为接收端帧同步的参考矩阵；

H_2M×K＝[F_2M×E_2M×K]* (6)

步骤2)在接收端利用长度为2M的滑动窗口取得时刻t的接收信号其中r_t(m)为时刻t滑动窗口内接收信号的采样点，滑动窗口每次滑动M点长度，对接收信号做快速傅里叶变换，得到接收向量

将步骤1)中得到的帧同步参考矩阵H_2M×K的每一列与接收向量计算点乘，得到矩阵U_2M×K的对应列

其中，H_2M×K(k)为矩阵H_2M×K的第k列；对每一列做反傅里叶变换得到矩阵

其中IF_2M为反傅里叶变换矩阵，取矩阵的前M行得到矩阵作为各个子信号与接收信号互相关的结果；

步骤3)将用于存放结果的矩阵的列向量统一向右平移一列，并将第一列置零，得到矩阵然后将步骤2)得到的互相关结果矩阵与矩阵叠加，得到当前时刻的结果矩阵

取矩阵最右一列的列向量作为当前时刻帧同步结果；

步骤4)将步骤3)中的得到的累积K个时刻，得到一个N＝KM长度的向量P_1×N：

其中{}^T为对矩阵求转置，则P_1×N为K个时刻互相关结果的拼接，在P_1×N中搜索最大值，若最大值超过同步阈值，则最大值的位置为帧头的起始时刻，从而实现了信号的帧同步，否则，返回步骤2)，继续计算分块相关并搜索同步点，若没有信号到来，则始终处于搜索状态。