[发明专利]水声OFDM自适应搜索多普勒补偿方法

摘要

本发明的目的在于提供水声OFDM自适应搜索多普勒补偿方法，采用CW信号作为训练序列进行多普勒频偏因子粗测。利用高倍DFT对多普勒频偏进行补偿。以CW信号测得的多普勒频偏因子作为初始值，以补偿、均衡后的数据的均方误差为代价函数，不断调整因子大小进行搜索，直到满足条件。本发明克服了现有的块多普勒估计或单频信号测频方法测得的多普勒频偏因子均存在一定误差的缺点，同时还克服了若直接利用其测得的因子进行多普勒频偏补偿，会造成数据星座图的发散，即数据均方误差的增加的缺点。

主权项

1.水声OFDM自适应搜索多普勒补偿方法，其特征是：（1）采用CW信号作为训练序列进行多普勒频偏因子粗测：定义多普勒频偏因子μ_d＝v/c，其中v表示发送端与接收端的相对运动速度，c为声波在水中传播的速度，发送的CW信号频率为f_t，接收的CW信号频率为f_r，首先对接收的CW信号进行滤波，然后对其做傅里叶变换，再通过抛物线拟合法测得CW信号频率为则粗测的多普勒频偏因子（2）利用高倍DFT对多普勒频偏进行补偿：发送的OFDM符号长度为N长度N不包括循环前、后缀长度，由于信号受到多普勒频偏的影响，使得OFDM符号的时域波形发生压缩或扩展，即一个完整的OFDM信号波形的采样点变成了N′点，对接收的OFDM信号截取N′点后做2ⁿ点DFT，根据测得的多普勒频偏因子重新计算出数据子载波的位置；（3）将CW信号估计出的多普勒频偏因子μ作为初始条件，以均衡后的接收数据的MSE作为代价函数进行搜索，直到计算出的MSE能够找到极小值：对OFDM时域符号进行截取之前，利用粗测的频偏因子μ重新计算OFDM符号长度，即：N′=[N1+μ],]]>其中[]表示四舍五入取整，在对OFDM符号重新截取N′点后进行高倍DFT多普勒补偿，OFDM符号采用梳状导频结构，利用梳状导频插值进行信道估计，均衡数据子载波，由于粗测的频偏因子存在误差，多普勒补偿与均衡后的数据的均方误差较大，所以要进行搜索过程。将此时计算的均方误差存储起来：MSE(0)＝MSE_μ，然后对多普勒因子以步长μ_f进行新的多普勒因子搜索，得到新的多普勒因子：μ_k＝μ+kμ_f,k＝±1,±2,...,±K将μ_k代入式计算出新的OFDM符号长度，并对接收数据重新截取，之后的多普勒补偿与信道均衡过程重复上述步骤，并将计算出的数据均方误差存储起来，即：MSE(k)=MSEμk,]]>令k＝±1,±2,...,±K，增大μ_k的绝对值进行搜索，并比较计算出的MSE值，如果能够找到MSE的极小值，则其对应的多普勒频偏因子估计正确，跳出循环，输出数据，完成信道干扰抑制；如果不能够找到MSE的极小值，则重复上述过程，直到找到MSE的极小值则跳出循环，输出数据，完成信道干扰抑制。