[发明专利]一种水下无人平台远程稳健通信方法

说明书

本发明涉及一种水下无人平台远程稳健通信方法，利用水声信道通常关于时间是非对称的物理特性，利用时间反转器与自适应多通道判决反馈均衡器相结合形成双向自适应多通道判决反馈均衡器，进行了基于单矢量水听器的双向自适应多通道判决反馈均衡器均衡；本发明引入误差反馈滤波回路，形成双向自适应多通道误差反馈判决反馈均衡器从而进行基于单矢量的双向自适应多通道误差反馈判决反馈均衡器均衡。本发明减小信号判决出错的机率，进一步降低了均衡误码率，将过去时刻的误差反馈到均衡器中，降低均衡器中误差信号间的相关性，从而更进一步地降低了均衡后的误码率，有效提高了接收机的稳健性，进一步提高接收机均衡性能。

技术领域

本发明涉及一种水下通信方法，特别是一种水下无人平台远程稳健通信方法。

背景技术

海洋是一个随机时变、空变的复杂水声信道。在水声通信中，除了严重的多途干扰，水声信号在传播过程中的传播路径损耗、多径衰落及多普勒效应，都会引起信号的畸变，使接收机收到的信号产生严重的码间干扰，从而使通信质量下降，甚至导致通信过程无法有效地进行。自适应多通道判决反馈信道均衡技术是高速水声通信中有效抑制码间干扰的手段之一。其是空间分集技术和和自适应判决反馈均衡技术的有效结合，不仅能利用垂直信道空间相关半径小的物理特性进行抗信道衰落、提高接收信号质量，还能在高信噪比条件下有效抑制时变信道中的多途干扰。但是这种利用垂直阵进行接收的接收机尺寸通常较大。

由于水下无人平台(如UUV等)自身需要保持一定的运动速度和运动灵敏度，所以采用大尺寸接收阵进行抗信道衰落和环境噪声的方法在水下无人平台上并不适用。所以研究性能稳健、尺寸较小、误码率更低的接收机对进一步提高水下无人平台的通信性能是十分有意义的。

《一种基于单矢量传感器的水声自适应判决反馈均衡方法》(申请号CN201510504768.7)利用了矢量水听器的振速偶极子指向性、声压与水平振速的联合处理可获得单边带指向性波束，理论上可获得约4.8dB的线性组合增益，有效地抑制环境噪声，提高接收信噪比；以及利用了矢量场中声压与垂直振速是非相干的物理特性进行了分集处理，理论上可获得约3dB的分集增益。相对于单标量水听器的自适应判决反馈均衡方法，该方法可以提高接收信噪比和均衡处理增益，有效降低了均衡误码率。但是判决反馈均衡器结构自身存在着一定的缺点，即必须假定过去时刻的判决信息是正确的，否则会出现错误传播现象，从而导致后面均衡结果全都出错。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种能够有效降低均衡后的误码率，有效提高接收机的稳健性的水下无人平台远程稳健通信方法。

为解决上述技术问题，本发明一种水下无人平台远程稳健通信方法,包括以下步骤:

步骤一：发射信号设计，具体为：

发射信号包括：线性调频信号、保护间隔、矩形脉冲信号、训练序列、通信信号；

其中，线性调频信号作为同步信号；矩形脉冲信号用于测出声源的方位角；保护间隔用于避免同步信号和通信信号经过信道传输后混叠、无法区分；训练序列用于利用已知的训练序列对均衡器中的滤波器权系数进行训练学习，使均衡器中的滤波器权系数和信道匹配；通信信号传输需要传输的信息；训练序列和通信信号均为由基带信号d(n)经过正交相移键控映射和脉冲整形后的调制信号；

步骤二：信号发射与接收，具体为：

经过步骤一正交相移键控调制和脉冲整形后的发射信号S(t)经过时变矢量信道，即与信道冲激响应函数进行卷积运算，然后加上各向同性的非相干的高斯白噪声；

经过矢量水听器采集后的输出的声压信号X_p(t)、x方向振速信号X_vx(t)、y方向振速信号X_vy(t)、和z方向振速信号X_vz(t)分别表示为：