[发明专利]基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法

说明书

本发明公开了基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法，首先，基于单阵元符号判决反馈均衡算法构建宽带直接序列扩频多阵元解调接收机，该解调接收机采用插值器对信号经历的宽带多普勒效应进行补偿；其次，以符号速率对解调接收机的多阵元预综合矩阵进行更新，从而追踪信道结构和多普勒效应的变化，该类信道均衡算法能很好的追踪并补偿信道所带来的影响；最后，利用符号估计误差对均衡过程参数进行更新，基于符号判决反馈均衡算法可获得更大的输入信噪比。本发明使用基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法，提高了水声扩频通信系统的通信性能。

技术领域

本发明涉及水声通信技术领域，特别涉及一种基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法。

背景技术

对于常规的基于窄带信道模型的水声直接序列扩频通信接收机技术而言，基于符号判决反馈均衡算法的窄带接收机，通常首先采用多阵元预综合器综合多路输入信号，然后采用锁相环进行相位估计和补偿，然后结合多阵元符号判决反馈均衡器获得码片估计值，对码片估计值进行解扩得到发送符号估计值。然而这种基于锁相环的多普勒补偿技术只能补偿经历窄带多普勒效应的通信信号，不适用于水下高速移动平台之间的相对速度很高的情况下引发的宽带多普勒效应。

针对此问题，本发明提出了基于符号判决反馈均衡算法的宽带多阵元解调方法，该方法采用多阵元预综合器综合多路输入信号，采用多路插值器补偿宽带信号多普勒效应，采用符号判决反馈均衡器和解扩过程得到符号估计值；同时，水声信道具有一定的稀疏性，为了更好地利用这种稀疏特性，提出一种基于稀疏自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法，该算法可以提高水声直接序列扩频通信系统的性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法，用于解决高速移动水声直接序列扩频通信系统中的多阵元解调问题，进而提高水声直接序列扩频通信系统的稳健性。

技术方案：本发明所述的基于自适应算法的水声宽带直接序列扩频多阵元解调方法，具体包括以下步骤：

S1：基于单阵元符号判决反馈均衡算法构建宽带直接序列扩频多阵元解调接收机，该解调接收机采用插值器对信号经历的宽带多普勒效应进行补偿；

S2：以符号速率对解调接收机的多阵元预综合矩阵进行更新，从而追踪信道结构和多普勒效应的变化，该类信道均衡算法能很好的追踪并补偿信道所带来的影响；

S3：利用符号估计误差对均衡过程参数进行更新，基于符号判决反馈均衡算法可获得更大的输入信噪比。

作为优选，所述解调接收机包含多阵元预综合器、插值器、多路判决反馈均衡器和解扩过程。

作为优选，所述S1中采用插值器对信号经历的宽带多普勒效应进行补偿具体为：

解调接收机以T_c/4间隔对M路接收信号进行离散采样得到离散接收信号矩阵Y(i)，多阵元预综合器将输入的M路信号进行综合处理输出J路待处理信号，M＞J；对J路待处理信号进行插值处理后输出J路多普勒补偿后信号；将多普勒补偿后信号通过分数阶码片级前馈滤波器输出码片估计值ζ_j(nL+l)(j＝1,…,J,l＝0,…,L-1)；将码片估计值送入扩频解调器后得到前馈滤波器的估计符号；前馈滤波器估计符号减去反馈信号可得均衡器在nT时刻的符号估计值；

以第j路多阵元预综合器输出信号为例，其可被表示为：

其中，y(i)代表在第iT_c/4时刻M路接收信号组成的列向量，c_j是多阵元预综合器预综合矩阵C的第j列，为了补偿接收信号中的宽带多普勒效应，对多阵元预综合器输出的第j路信号进行插值处理，即：