[发明专利]一种5G多载波水声通信方法

说明书

本发明涉及一种5G多载波(广义频分复用)水声通信方法，属于水声通信领域，涉及广义频分复用(GFDM，Generalized Frequency Division Multiplexing)水声通信技术。本发明提出了一种适用于水声领域的GFDM通信系统，包括系统整体实现及发射端和接收端结构，实现了在带宽资源有限的水声信道中，子块和子载波数目的灵活选择，提高了频谱利用率。并且GFDM技术具有更低的峰均比，使其更适用于多为电池供电的水声系统中，能够更为有效的利用能量。本发明的目的是针对信道带宽资源有限的水声通信领域，提供一种有效利用信道资源和零散频谱资源的方法，可促进未来水下组网技术的发展。

技术领域

本发明涉及一种5G多载波(广义频分复用)水声通信方法，属于水声通信领域，涉及广义频分复用(GFDM，Generalized Frequency Division Multiplexing)水声通信技术。

背景技术

5G通信是无线电领域中提出的一种尚处于探索阶段的移动通信技术，该技术能够发展更高的数据传输速率和更高的频谱利用效率并且能够与其他先进技术完美结合，是一种可根据实际需要分配资源的智能通信技术。新一代通信技术要求其可根据实际通信需求进行感知和调整，符合未来移动通信中变化快速、多样的需求。在未来5G系统中，主要需求为高数据传输速率，这种对高数据传输速率的需求对带宽资源有限的水声通信系统更为重要。因此，多载波通信技术再一次引起了研究人员的关注。在水声通信中，频谱资源极为有限，因此，如何充分利用频谱资源，乃至一些空白频谱成为了未来的研究重点。通常，一些空白频谱所处频段不同并且往往具有非连续性，传统多载波技术中的常用技术-(OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM)技术较难实现对这些频谱资源的利用，并且技术要求各个子载波必须严格正交，使得系统对频偏敏感，另外，多个子载波的叠加也会产生较高的峰均比，且该值会随着子载波数目的增多而变大，而水声信道带宽资源有限，为了在通信频带内尽可能多的传输信息，多载波水声通信系统的子载波数目往往较大，故OFDM水声通信系统有可能具有更高的峰值平均功率比，这就对水声通信系统的功率放大器提出了更高的要求，犹如前文所说，即使功率放大器达到了发射信号的要求，较高的峰均比也会使功放长时间工作在大信号区，造成能量的浪费。

发明内容

本发明的目的是针对信道带宽资源有限的水声通信领域，提供一种有效利用信道资源和零散频谱资源的方法。

本发明提出了一种适用于水声领域的GFDM通信系统，包括系统整体实现及发射端和接收端结构，实现了在带宽资源有限的水声信道中，子块和子载波数目的灵活选择，提高了频谱利用率。并且GFDM技术具有更低的峰均比，使其更适用于多为电池供电的水声系统中，能够更为有效的利用能量。本发明的目的是针对信道带宽资源有限的水声通信领域，提供一种有效利用信道资源和零散频谱资源的方法，可促进未来水下组网技术的发展。

因此，本发明一种5G多载波水声通信方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：在发射端，对源数据进行编码，对编码后的数据进行GFDM调制，代表GFDM调制后的信号；

步骤二：对GFDM调制后的信号添加循环前缀；

若T₀代表子符号周期，T_cp代表循环前缀长度，则一个GFDM的符号周期为：

T_GFDM＝T_cp+M·T₀

其较OFDM技术使用更少的循环前缀，因此，具有更高的频谱效率；

步骤三：调制后的信号经过水声信道后，在接收端，对数据进行同步、水声信道估计与均衡后，进行GFDM解调；

步骤四：对GFDM解调后的信号进行解映射和解码。

优选地，本发明还包括选自如下1-4中的特征：