[发明专利]一种时反空时分组编码和自适应均衡联合的水声通信方法

说明书

本发明涉及水声通信领域，具体涉及一种时反空时分组编码和自适应均衡联合的水声通信方法。基于传统的正交空时分组编码原理设计对应的时反空时分组编码；利用时反空时分组编码，将多个子载波上传输的码元序列分成若干子序列；将来自于不同子载波的已编码子序列进行滤波多音调制，将调制后的多个信号从不同的发射阵元发射；基于时反空时分组解码的原理，利用估计的信道响应及其时反形式构造解码矩阵，对滤波多音解调后的信号进行解码处理；利用估计的信道响应计算解码后组合信道中的多途影响的码元范围，以此为标准选择自适应均衡器的长度，对解码后的码元序列进行均衡。本发明降低接收端的硬件和计算复杂度，对FMT水声通信中的ISI实现良好抑制。

技术领域

本发明涉及水声通信领域，具体涉及一种时反空时分组编码和自适应均衡联合的水声通信方法。

背景技术

水声信道中存在着严重的多途效应，当通信带宽很宽时，若使用多载波调制技术，多途效应影响的码元范围将达到几十甚至上百个码元，这会极大地增加接收端码间干扰(ISI)抑制的复杂度。因此，高速宽带水声通信中，通常使用多载波调制技术。正交频分复用(OFDM)是水声通信中最为常用的多载波技术，其将通信频带划分成带宽相同并且通带相互重叠的多个子载波，并且为了将多途影响的控制在一个码元范围内，每个子载波的带宽都非常窄，这导致正交频分复用水声通信对频偏敏感，需要采用复杂的载波干扰抑制技术。滤波多音(FMT)将通信频带划分成带宽相同且互不重叠的少量子载波，子载波间没有保护频带，该技术既通过频带划分解决了单载波通信码间干扰(ISI)影响范围过大的问题，又通过子载波带宽较宽且互不重叠的划分方式避免了OFDM对频偏敏感的问题，因此被视为单载波和OFDM的折中技术，近年来被应用于水声通信领域。

由于在FMT水声通信中，每个子载波带宽较宽，因此接收到的每个子载波信号中仍然存在着一定的ISI，需要进行抑制。目前，在文章“Performance Analysis of filteredmultitone modulation systems for underwater communication.”、文章“Filter bankmulticarrier communications for underwater acoustic channels.”和文章“SparseChannel Estimation and Equalization for Underwater Filtered Multitone.”中，其作者们均采用自适应均衡和接收分集相结合的技术来抑制FMT水声通信中的ISI，该技术的本质就是单输入多输出(SIMO)和自适应均衡的结合。

为了进一步降低系统中自适应均衡的复杂程度，申请号为CN201510477828.0的专利，一种基于滤波多音调制的时反水声通信方法，提出利用运算复杂度低的时反技术对FMT解调的多个子载波信号进行预处理，实现ISI的幅度和范围的压缩，然后再利用长度较短的均衡器进行后处理。以上技术虽然可以有效抑制码间干扰，但是接收分集的使用会增加接收端的硬件和运算复杂度，增大接收系统的功耗，不利于水下通信节点的小型化和低功耗。时反空时分组编码(TR-STBC)技术是一种适用于频率选择性衰落信道的空间分集技术，该技术可以利用发射分集替代接收分集来提供高的分集增益，此外其解码过程的匹配滤波处理还可以有效压缩ISI的幅度和范围，有利于降低接收端的硬件和计算复杂度；申请号为CN201510477828.0的专利，一种基于正交空时编码的多输入多输出被动时反水声通信方法，该技术虽然利用1/2码率的空时分组编码提高被动时反水声通信的ISI抑制性能，但是该技术仅涉及单载波水声通信。

发明内容

本发明的目的在于提供一种时反空时分组编码和自适应均衡联合的水声通信方法，以提供一种利用发射分集方式，降低接收端的硬件和计算复杂度，对FMT水声通信中的ISI实现良好抑制。

本发明实施例提供一种时反空时分组编码和自适应均衡联合的水声通信方法，包括：

步骤一：基于传统的正交空时分组编码的原理，设计对应的时反空时分组编码；