[发明专利]基于采样率的动态调整的组合多普勒估计方法

说明书

本发明公开了一种基于采样率的动态调整的组合多普勒估计方法，包括以下步骤：S1、通过添加一个LFM+ CW信号的起始帧进行载波捕获和粗同步；S2、通过测定LFM信号的峰值偏移进行细同步。所述步骤S1包括以下步骤：在通过匹配滤波得到的LFM脉冲压缩峰值识别到第一个LFM信号后，单载波通过COSTAS环实现捕获和粗同步，得到一个初始的多普勒估计结果，并对采样率进行第一次调整。与现有技术相比，本发明方法具有估计结果准确可靠、运算量少、实现简单、实时性强且易于实现等优点。

本案是以申请号为201810025927.9，申请日为2018年01月11日，名称为《一种适用于水声通信系统的组合多普勒估计方法》的专利申请为母案的分案申请。

技术领域

本发明涉及水声通信技术领域，具体涉及一种基于采样率的动态调整的组合多普勒估计方法。

背景技术

随着海洋开发活动的频繁，水声通信系统不仅在军事领域有着极大的应用价值，其在民用领域的应用价值也越来越突出。如海洋水质监测、海洋灾害预警、资源勘探等。基于多输入多输出的正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的水声通信系统，因具有数据传输速率高和可靠性高等优点成为了水下通信领域的重要开发方向。然而，OFDM对频率准确性的要求比较高，当存在频偏时，子载波的正交性受到破坏，会导致子载波间互相干扰，若频偏较大，则严重影响系统的性能。在水声信道中，多径传输造成的频率选择性衰落和多普勒效应引起的频移是影响水声通信系统速率和数据传输可靠性的主要因素。由于线性调频(linear frequency modulation，LFM)信号在受到频偏影响时会产生脉冲压缩后波形的形变，因此，通过判断前后两帧产生波形的区别可以初步分析出在该段时间存在的频率偏移量。但当初始频偏过大且多径效应明显时，估计准确性受多径效应影响明显会大幅降低，严重影响水声通信的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种估计结果准确可靠的适用于水声通信系统的组合多普勒估计方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种适用于水声通信系统的组合多普勒估计方法，包括以下步骤：

S1、通过添加一个LFM+连续波(continuous wave，CW)信号的起始帧进行载波捕获和粗同步；

S2、通过测定LFM信号的峰值偏移进行细同步。

本发明的有益效果在于：本发明方法能够在载波同步初始阶段避免受到多径效应影响，实现一个较大的捕获范围，并在跟踪阶段实现一个窄噪声带宽的多普勒跟踪环路。本发明方法的估计结果准确可靠，运算量少，实现简单，实时性强且易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例的帧格式；

图2为本发明实施例的costas环结构；

图3为本发明实施例匹配滤波得到的波形图；

图4为本发明实施例不同相偏下匹配滤波得到的波形图；

图5为本发明实施例多普勒因子与左右差值的关系图；

图6为本发明实施例组合多普勒估计方法的逻辑框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：通过添加一个LFM+CW的起始帧做载波捕获和粗同步，再通过测定LFM峰值的偏移进行细同步，在载波同步初始阶段避免受到多径效应的影响，实现一个较大的捕获范围，并在跟踪阶段实现一个窄噪声带宽的多普勒跟踪环路。

一种适用于水声通信系统的组合多普勒估计方法，包括以下步骤：