[发明专利]一种MFSK水声通信的多普勒测量与修正方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及声学和信号处理领域，主要是一种MFSK水声通信的多普勒测量与修正方法。

背景技术

由于声波在水下传播的速度较慢，水声信道的多普勒非常严重，当通信收发端存在相对 运动，会引起较大的多普勒频偏和时间压缩扩展效应。在接收端，MFSK通信信号FFT变换， 如果不对多普勒频偏修正，FFT变换结果在频率轴上发生偏移，直接影响对信息的判决，引 起较大误码，同时多普勒的时间效应随时间累积发生严重的同步失配，越靠后的MFSK信号 的FFT时间截取窗偏离越大，引起较大的载波间干扰ICI。多普勒测量一般采用单频信号， 测量的分辨率与信号的脉宽成反比，因此获得较高的频率分辨率，需要发端发射一个脉宽很 长的单频信号，占用通信时间，降低数据率，并且当通信双方的相对运动变化，利用测量出 的多谱勒频偏值，只能修正紧随单频信号的编码信号的多谱勒，对越靠后的编码信号多谱勒 修正，会引起较大误差，从而增加误码。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点和不足，提供一种MFSK水声通信的多普勒测量与 修正方法，为了减小多普勒对解码的影响，我们在编码信号中插入了多谱勒测量谱线，接收 端采用了Zoom-FFT方法，实现高分辨率的多普勒实时测量，利用测量值可修正每个编码信 号多谱勒，降低通信误码率，该方法已在研制的MODEM中获得应用，取得良好效果。

为解决上述技术问题，本发明是提出以下技术方案实现的：利用编码信号中的多谱勒测 量谱线，测量出的多谱勒频偏与时间压缩因子，可保证对每个编码信号修正准确，在多个编 码信号中保持测量谱线的相位连续，在接收端，截取对应的编码信号，进行Zoom-FFT处理， 可获得高分辨率的多谱勒测量值。另外，由于测量谱线的相位连续，比编码信号中的信息谱 线能量要强很多，因此测量谱线可映射在响应较差的窄频段内，而信息谱线则映射在响应好 的频段，不影响对测量谱线的检测，从而提高通信频带利用率。采用Zoom-FFT技术，先对 复基频信按照测量谱线的频率混频，再进行滤波处理，滤波器带宽设计为两倍的最大的多谱 勒频偏，即多谱勒测量范围，然后进行抽取，最后进行FFT处理，获得测量值。按照测量的 时间压缩因子，超前或滞后若干采样点，截取复基频信号，与测量的多谱勒频偏频率混频， 完成多谱勒修正。

这种MFSK水声通信的多普勒测量与修正方法，具体步骤如下：

(1)、MFSK水声通信的多普勒测量谱线的映射

在MFSK通信信号的频段边缘映射两根多普勒测量谱线，如下：