[发明专利]一种基于垂直接收阵复合信道被动时间反转镜的信号处理方法

摘要

本发明公开了一种基于垂直接收阵复合信道被动时间反转镜的信号处理方法。发送端在发射信息信号前，先发射探测信号，用于估计信道；接收端将垂直阵的接收信号进行阵列延时求和，得到较高信噪比的探测信号与信息信号；然后对阵输出的探测信号进行拷贝相关，估计出垂直阵复合信道，并对其进行时间反转；最后将阵输出的信息信号与时反后的复合信道卷积，得到最终的信息信号。本发明适用于远程水声通信，通过简单的阵列求和获得空间增益，进而准确估计出复合信道，实现被动时间反转镜，完成信道均衡，解决了现有被动时间反转镜由于各阵元接收信噪比较低而无法实现的问题。且本发明仅需对垂直阵复合信道进行估计，计算与实现更为简单。

主权项

一种基于垂直接收阵复合信道被动时间反转镜的信号处理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：发送端采用单换能器声源，发射信息信号s(t)前，先发射探测信号p(t)，用于对水声信道进行估计；步骤二：信号经过水声信道后，垂直接收阵第i号阵元接收的探测信号p_ri(t)和信息信号s_ri(t)为：p_ri(t)＝p(t)*h_i(t)+n_pi(t)s_ri(t)＝s(t)*h_i(t)+n_si(t)h_i(t)为声源与第i号阵元之间的信道冲击响应函数，n_pi(t)及n_si(t)为海洋环境噪声；对垂直阵各阵元的接收信号进行简单的阵列延时求和处理，输出得到新的探测信号p_r(t)和信息信号s_r(t)：$p_r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{ri}\left(t\right)=p\left(t\right)*h\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{n}_{pi}\left(t\right)$$s_r\left(t\right)=\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{s}_{ri}\left(t\right)=s\left(t\right)*h\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{n}_{si}\left(t\right);$步骤三：通过对探测信号p_r(t)进行拷贝相关，估计出垂直接收阵复合信道h'(t)；步骤四：对估计的复合信道h'(t)进行时间反转处理，得到时间反转信道h'(‑t)；步骤五：将垂直阵输出的信息信号s_r(t)与时间反转信道h'(‑t)做卷积，实现信道均衡，抑制码间干扰，得到最终的信息信号：$\begin{array}{c}r\left(t\right)=s_r\left(t\right)*h^{\′}\left(-t\right)=s\left(t\right)*h\left(t\right)*h^{\′}\left(-t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{si}\left(t\right)*h^{\′}\left(-t\right)\\ =s\left(t\right)*\hat{h}\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{n}_{si}\left(t\right)*h^{\′}\left(-t\right)\end{array}$其中，