[发明专利]水声正交频分复用系统符号内多径干扰消除方法

摘要

水声正交频分复用系统符号内多径干扰消除方法，涉及水声无线通信。包括水声正交频分复用通信系统发送端信号处理和水声正交频分复用通信系统接收端信号处理；发送端信号处理包括对发送的比特信息进行正交相移键控符号映射和串并转换；在并行信号中插入梳状导频，导频个数小于子载波的总个数；对插入导频的信号进行OFDM调制，加入循环前缀；对信号进行数模变换，上变频发送；接收端信号处理包括将接收到的信号进行下变频和模数变换操作；信号进行串并转换，OFDM解调；进行基于压缩感知的信道估计，利用估计的数据集(ap,τp)（其中ap为每径的幅值，τp为每径的时延）进行多径干扰消除；将干扰消除后的信号经过解码，判决输出。

主权项

水声正交频分复用系统符号内多径干扰消除方法，其特征在于包括水声正交频分复用通信系统发送端信号处理和水声正交频分复用通信系统接收端信号处理；所述水声正交频分复用通信系统发送端信号处理包括以下步骤：(1)先将经过QPSK符号映射后的信号，进行串并转换得到并行信号，在并行信号中插入梳状导频值，其中插入的个数满足：M＜＜N   (1)式(1)中M是插入的导频个数，N是子载波总的个数；(2)对插入导频的并行信号进行IFFT变换，得到OFDM调制信号；(3)将OFDM调制信号末尾的Lcp个子载波信号进行复制，放在所述的OFDM调制信号前面，得到加入循环前缀的OFDM调制信号，其中Lcp满足：Lcp·Ts≤τmax   (2)式(2)中Ts表示采样间隔，τmax表示多径信道的最大时延；(4)将步骤(3)得到的所述加入循环前缀的OFDM调制信号依次经过并串转换、数模变换、上变频后发送出去；所述水声正交频分复用通信系统接收端信号处理包括以下步骤：(a)将经过水声信道的接收信号由模数变换、下变频得到低频数字信号；(b)再将接收信号经过串并转换得到并行的数字信号，去掉循环前缀；(c)对步骤(b)中的信号进行FFT解调，获得OFDM解调信号；(d)对频域的OFDM解调信号进行信道估计，估计方法是基于压缩感知技术，利用正交匹配追踪算法重构未知的信道脉冲响应h，获得数据集(ap；τp)，其中，ap表示信道每径的幅度，τp表示信道每径的时延；所述信道估计具体包括以下步骤：d1:利用接收到的导频信号为观测向量，发送端的导频信号进行对角化为观测矩阵，水声信道在时域是多径稀疏，接收信号和发送信号之间满足观测向量等于观测矩阵与时域多径信道的乘积，符合压缩感知的基本结构；d2：从接收信号是满足压缩感知的结构中，通过正交匹配追踪算法进行信道的重构，估计出稀疏信道的多径时延和幅度值；(e)利用步骤(d)中的数据集(ap；τp)对接收的时域信号进行移位相减，时域信号是在去循环前缀之前的信号；所述移位相减具体包括以下步骤：e1、对接收的信号进行串并转换，取出每帧信号；e2、根据帧信号、压缩感知重构的多径信道的时延信息以及幅度值信息，对每帧信号按照每径的时延值进行对应的移位，并将移位后的信号乘以干扰抑制因子，即衰落幅值；e3、将e1中的信号减去e2中的信号，将其中的大幅度干扰相互抵消，由于干扰抑制因子的作用，使得余下的干扰部分能量非常小，达到消除多径干扰的目的；(f)对步骤(e)中输出的信号先经过去循环前缀、FFT解调，然后进行均衡、解码和判决输出。