[发明专利]一种短保护间隔的多载波浅海水声通信方法

说明书

本发明公开了一种短保护间隔的多载波浅海水声通信方法及系统。该方法包括：根据数据帧的前导序列对信道的时延扩展进行估计，所述数据帧包括前导序列和数据块；根据所述时延扩展确定多个分析时间窗，其中，各所述分析时间窗的起始位置各不相同；对每个分析时间窗下的所述数据块进行解调，得到每一分析时间窗对应的解调结果；确定各解调结果的误码率；将误码率最小解调结果最为目标通信数据。本发明采用多个并行的分析时间窗对数据块进行分析处理，通过误码率选取最佳分析时间窗以消除载波间干扰(ICI)，进而在短保护间隔(高通信速率)时降低了系统的通信误码率。

技术领域

本发明涉及水声通信领域，特别是涉及一种短保护间隔的多载波浅海水声通信方法。

背景技术

水声通信技术研究无论在军事还是民用上都具有十分重要的意义。目前，水声通信技术已成为开展水下项目的核心技术，如海洋观测、海岸带开发等项目，这些日趋复杂的水下项目对水声通信提出更高的要求，如何将水下获取的各种信息通过水声信道进行高效和可靠的传输，从而构建水声通信网络是当前水声通信研究的难点和热点。因此，基于水声信道特性的水声通信物理层设计至关重要，然而，水声信道是一个极其复杂的时间-空间-频率变参随机信道，是迄今难度最大的无线通信信道之一，特别是在浅海水域。非相干通信能提供较好的可靠性，其中具有代表性的啁啾扩谱(Chirp Spread Spectrum，CSS)调制技术将码元调制于较宽带的频谱中从而获得很高的处理增益，但也牺牲了频谱效率，因此CSS技术在要求可靠低速的水声通信和遥测遥控环境中得到广泛应用。

目前，高速浅海水声通信系统主要基于单载波和多载波两种调制技术，对于处理水声信道多径时延和多普勒扩展的技术也得到广泛的研究。对于单载波通信，自适应滤波器技术对于消除ISI很有效果，比如带递归最小二乘判决反馈均衡(Decision feedbackequalizer with a recursive least squares algorithm，RLS–DFE)的应用；依靠信道追踪器也能很大程度上消除水声信道引起的多普勒扩展。对于多载波通信，近十年间，正交频分复用(Orthogonal frequency-division multiplexing，OFDM)技术因其频谱利用率高、接收机设计复杂度低等优点得到较为充分的研究，因为多普勒扩展将破坏子载波的正交性，所以基于OFDM技术的水声通信系统对多普勒扩展较为敏感，因此通常需要诸如多普勒频移校正等载波间干扰(Inter-CarrierInterference,ICI)补偿算法。

特别的，对于浅海水声通信而言，由于海面、海底和障碍物的反射以及海洋内部的不均匀性导致水声通信信道的强多径特性，浅海水声信道的多径时延扩展可能达到几十甚至几百毫秒。多径之间的相互干涉会引起严重的幅度衰落和频率选择性衰落，从而影响多载波通信的性能。在浅海水声通信中通信数据块之间采用保护间隔是有效地的抗多径方法，但过长的保护间隔将导致多载波水声通信速率的降低。因此，亟需一种在强多径的浅海水声通信中具有高通信性能的短保护间隔的多载波浅海水声通信方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高通信性能的短保护间隔的多载波浅海水声通信方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种短保护间隔的多载波浅海水声通信方法，包括：

根据数据帧的前导序列对信道的时延扩展进行估计，所述数据帧包括前导序列和数据块；

根据所述时延扩展确定多个分析时间窗，其中，各所述分析时间窗的起始位置各不相同；

对每个分析时间窗下的所述数据块进行解调，得到每一分析时间窗对应的解调结果；

确定各解调结果的误码率；

将误码率最小解调结果最为目标通信数据。

可选的，所述分析时间窗的数量采用以下方法确定：