[发明专利]一种菲涅尔域零导频OCDM水声通信的载波频偏估计补偿方法

权利要求书

1.一种菲涅尔域零导频OCDM水声通信的载波频偏估计补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、使用菲涅尔域长度为L的导频符号p(i)、长度为L的零导频符号0和长度为N的数据符号d(i)生成长度为M＝2L+N的OCDM调制信号其中为逆菲涅尔变换矩阵，包含M个子载波，分配能量E；

步骤2、执行串并转换工作，并添加长度为L的前后导码v_pre，v_post和长度为N_g的保护间隔，生成发送序列，使用前后导码完成信号检测和多普勒缩放因子的初步补偿操作；

步骤3、对重采样后信号，表述载波频偏影响下的OCDM接收信号其中w_o∈(0，1)是被载波频率空间归一化的载波频偏，D_M+L(w_o)是块内载波频偏影响，H多径信道参数矩阵，w(i)为加性高斯白噪声；

步骤4、选取载波频偏候选值给出补偿载波频偏后的接收信号执行时域叠加操作R_OLA和菲涅尔域搬移操作Φ_M，获得载波频偏候选值条件下的预处理信号最大信道时延L_h已知和未知两种情况分别构建载波频偏估计度量；L_h已知时，预补偿信号中的零导频其中r_null(L_h)为L_h已知的零导频选择向量；L_h未知时，预均衡信号中的零导频其中r_null(0)为L_h未知的零导频选择向量，其中为逆傅里叶变换矩阵，G为均衡矩阵，Γ_M为菲涅尔参数矩阵；

步骤5、利用在两种情况下分别提取出的菲涅尔域零导频u_null，计算其零导频对应能量，作为载波频偏的估计度量

步骤6、在计算出所有载波频偏候选值的估计度量后，寻找估计度量的最小值，确定对应的为最佳载波频偏估计值，载波频偏最佳估计值计算方式为

步骤7、根据估计出的最佳载波频偏估计值补偿OCDM接收信号y(i)，获得补偿信号z(i)；

步骤8、对使用最佳载波频偏估计值进行补偿后的信号z(i)，执行预处理操作，获得预处理信号其中Φ_M为菲涅尔变换矩阵，R_OLA为循环叠加操作；执行信道估计操作，获得MMSE信道估计器和ZF信道估计器对预处理信号执行均衡操作，估计出OCDM系统中的数据符号

2.如权利要求1所述的菲涅尔域零导频OCDM水声通信的载波频偏估计补偿方法，其特征在于，所述步骤4至所述步骤6为计算载波频偏候选值的估计度量步骤，针对不同的载波频偏候选值逐一计算估计度量，寻找最小度量，挑选出对应的最佳载波频偏估计值。

3.如权利要求1所述的菲涅尔域零导频OCDM水声通信的载波频偏估计补偿方法，其特征在于，所述步骤4至所述步骤6可用粗细两步搜索算法降低计算复杂度，在[0，1)的候选范围用粗步长μ_c进行粗搜索，获得粗载波频偏估计其次，在的候选范围用细步长进行细双向搜索，根据需求精度，降低细步长的数量级，重复细双向搜索步骤，直到获得最佳载波频偏估计值

4.如权利要求1所述的菲涅尔域零导频OCDM水声通信的载波频偏估计补偿方法，其特征在于，所述步骤1，与OFDM信号的产生使用傅里叶变化相似，OCDM信号的产生使用离散菲涅尔变换矩阵，具体表示为其中M为OCDM系统的子载波数量；OCDM系统在菲涅尔域添加导频后，数据符号组成为其中零导频数量为2L-1，数据符号d(i)＝[d(iN)，d(iN+1)，…，d(iN+N-1)]^T，取自复杂调制字母表，长度为N；长度为L的导频符号p(i)＝[b，0，…，0]^T，固定功率平均的分配给导频符号；传输符号用M×M的逆DFnT矩阵进行调制；第i个传输块表达为在每个菲涅尔域零导频OCDM传输块后增加L长的零后缀，以消除块问干扰；传输块数量为K，利用能量E传输信号，让导频和传输数据中的符号都经历相同的信噪比，将能量分配给传输数据，导频能够分配的能量为因此