[发明专利]一种移动水声通信的多普勒因子估计及补偿方法

摘要

一种移动水声通信的多普勒因子估计及补偿方法，涉及水声通信。1)大尺度多普勒估计及补偿；2)残余多普勒估计及补偿；3)多普勒相位旋转补偿。为了准确且高效地估计移动水声通信环境下的多普勒因子，从而克服与陆上无线电信道相比更为明显的多普勒效应，消除其对水声OFDM通信系统带来的不良影响，需要一种兼顾准确性和计算复杂度的移动水声通信的多普勒因子估计及补偿方法。在移动水声通信中，尤其应用于移动水声OFDM系统的多普勒因子估计和补偿方法，估计在频域进行，针对水声信道的特点，在传统多普勒估计及补偿的基础之上，更加适用于快速变化的移动水声信道。其估计精度高，同时又适当地降低计算复杂度，实用性优良。

主权项

1.一种移动水声通信的多普勒因子估计及补偿方法，其特征在于包括以下步骤：1)大尺度多普勒估计及补偿：对接收机接收到的信号进行第一次多普勒扩展处理，具体包括如下步骤：(1)接收机接收信号首先进入带通滤波器BPF，滤除带外噪声；(2)对带通滤波器BPF的输出信号进行同步检测，实现起始信号的定位；(3)根据发送信号中插入的探测信号，基于“初始角频率可调的FFT变换(FFT_ω)”的多普勒扩展因子估计算法，结合抛物线拟合算法降低原有多普勒扩展因子估计算法的计算复杂度，实现对多普勒扩展因子a的粗估计，得到估计值所述探测信号包括三组频率分别为f₁,f₂,f₃的单频信号序列；(4)以多相滤波器重采样的方法，对带通滤波器BPF输出信号以进行重采样，得到重采样后信号实现对接收信号的第一次多普勒补偿；2)残余多普勒估计及补偿：对接收信号进行第二次多普勒扩展处理，具体步骤如下：(1)对步骤1)第(4)部分产生的重采样后信号r′(t)，以采样率f_s进行采样，采样后得到再次重采样后的信号r′(n)；(2)由已知空子载波个数K、空子载波位置信息k＝[k₁,k₂,…,k_K]以及m个不同残余多普勒扩展因子组成的集合a′_m,m＝1,2,…,M，对接收信号r′(n)进行M次重采样，并进行N点FFT运算，得到各空子载波位置的幅度：R_m(i),i＝[0,N‑1](3)提取出各空子载波位置处对应的FFT运算结果Y_m(j)：Y_m(j)＝R_m(k_j),j＝1,2,…,K进而得到OFDM符号中空子载波处的能量之和J(m)：J(m)＝Y_m(j)×Y_m(j)^H(4)步骤2)第(3)部分所得的J(m)中最小值所对应补偿的残余频偏最接近真实的残余多普勒，得从而得出估计的残余多普勒(5)通过已求的残余多普勒对再次重采样后的信号r′(n)进行残余多普勒补偿，得到补偿后信息序列3)多普勒相位旋转补偿。