[发明专利]一种全双工水声通信自干扰信号信道建模方法

说明书

本发明公开了一种全双工水声通信自干扰信号信道建模方法，采用不同的方法对自环回路干扰及多途干扰进行建模，首先，采用有限元分析方法对全双工水声通信机壳体进行建模，模拟发射声波从发射换能器传播到近端接收换能器的过程。其次，建立垂直水下声信道模型，以获得自干扰抵消过程最主要的两项内容，即到达时延与传播损失。本发明可获得自干扰信号先验信道信息，基于该信息，可调整自适应滤波器参数，以获得更高的干扰抵消效果。

技术领域

本发明涉及一种全双工水声通信自干扰信号信道建模方法，属于水声通信技术领域。

背景技术

无线通信领域全双工通信技术，特别是带内全双工通信技术的发展为水声通信技术带来了新的发展契机。带内全双工水声通信将极大地提高水声通信网络带宽利用率及网络吞吐性能。全双工水声通信面临的主要问题即是如何对近端强自干扰信号进行高效的抵消，以获得远端期望信号。近端强自干扰信号主要由两部分构成，一部分为能量较强的自环回路干扰，它来源于发射声波的衍射作用。由于全双工水声通信机壳体和机械结构的存在，发射声波绕射至近端接收换能器。同时由于存在发射声波对通信机壳体的激励，壳体受激振动向外辐射散射声波，散射声波传播到近端接收换能器，被接收成为另一种干扰。这种干扰与绕射声波共同形成了自环回路干扰。另一部分为经过海面及海底反射后到达近端接收换能器的多途干扰。若仅从数字干扰抵消角度考虑，为了实现60dB以上的干扰抵消性能，一般需要将相对主路径幅度达到10^-3至10^-4的信道抽头进行抵消。因此，对自干扰信道进行精准的建模和估计对自干扰抵消有着重要的意义。不同与传统信道建模方法，自环回路干扰传播过程复杂，且不满足远场条件，无法用射线声学理论描述，自环回路干扰难以建模，且没有解析解。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是针对自环回路干扰难以建模、且没有解析解的问题提供一种全双工水声通信自干扰信号信道建模方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种全双工水声通信自干扰信号信道建模方法，包括以下步骤：

步骤一：利用有限元建模方法对全双工水声通信机壳体进行建模，利用时域求解器获得自环回路干扰时域信号；

步骤二：利用本地参考信号采用信道估计方法获得自环回路干扰信号信道，τ_sn与t分别为自环回路干扰信号信道抽头传播延迟与时间，则自环回路干扰信号信道最大时延拓展T_SLI为τ_sn，基于此时延拓展截取自环回路干扰信号信道h_SL(τ_sn,t)；

步骤三：建立垂直信道模型，计算多途自干扰信号传播路径到达时延T_SMI；

步骤四：计算多途自干扰信号传播各路径损失P_MLn；

步骤五：获得自干扰信号信道整体到达时延及路径损失，具体为：T_SLI和T_SMI中较大者为自干扰信号信道整体到达时延，P_MLn为自干扰信号信道整体路径损失。

本发明还包括：

1.步骤三中计算多途自干扰信号传播路径到达时延T_SMI具体为：