[发明专利]多输入多输出正交频分复用浅海水声通信图样选择峰均比抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水声通信的峰均功率比抑制方法，具体地说是一种基于MIMO-OFDM（输入多输出-正交频分复用）水声通信的峰均功率比抑制方法。

背景技术

水声通信中可用的带宽资源十分有限，严重限制了水声通信的质量和速率。在这一背景下，有着高频谱利用率的正交频分复用技术结合不需要增加可利用带宽或提高发射功率而能使信道容量获得实质提高的多输入多输出技术，成为近年来高速水声通信的新热点。浅海声信道通常被看作为一个缓慢时变稀疏信道，可以用一个时不变滤波器来描述。压缩感知作为一种针对线性限定系统的稀疏解的求解方法，可以用少量的信息来准确恢复稀疏信号，因此适合对具有稀疏性质的浅海声信道进行重建。影响MIMO-OFDM在水声通信中广泛应用的一个重要障碍是其存在高峰值平均功率比(Peak-to-average-power-ratio，PAPR)的缺陷。这一缺陷不仅会限制发射系统效率，降低接收信号的信噪比，也会引起信号畸变、造成非线性失真、破坏子载波正交性，降低系统性能。国内外关于研究无线电MIMO_OFDM通信技术中峰均比抑制方法的文献丰富，但是由于水声信道通信带宽资源有限，低信噪比、缓慢时变特性，简单采用传统峰均比抑制方法会明显降低系统通信速率。

选择性映射（Selective Mapping，SLM）技术是在1996年R.w.Bauml提出的，其基本原理是利用M个加扰相位序列与输入信号X=[X(0),X(1),...X(N-1)]相乘，其中n=0,1,...N-1,m=1,2,...M，加扰后数据为X^m=[X^m(0),X^m(1),...X^m(N-1)]。对{X^m(n)}的M个不同OFDM符号进行独立的IFFT变换得到x^m=[x^m(0),x^m(1),...x^m(N-1)]，选择其中峰均比最小的OFDM符号作为传输序列。其中

该方法相比于直接限幅的方法虽抑制PAPR效果稍差一些但没有误比特率性能损失，不足之处在于需要进行多次的IFFT变换，计算复杂度较高。并且为了准确的恢复原始数据，需要将发射机所采用的辅助信息准确无误的传递到接收机。一旦辅助信息发生错误，会导致一个符号中所携带的信息全部错误，因此需要对该信息进行特殊的编码，或者多次重复发送以保证在接收端能够准确地恢复信号。这样就需要传输大量的边带信息，导致系统通信效率的降低以及频带的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现高可靠性的加扰图样判别，在不损失峰均比抑制性能的基础上有效提高频带利用率的多输入多输出正交频分复用浅海水声通信图样选择峰均比抑制方法。

本发明的谜底是这样实现的：

（1）在数据发送端，将待发送数据X_D与所有M组加扰图样P^m相乘，得到加扰后的全部数据序列

（2）定义M组不同的梳状导频位置Po^m作为标记，对应不同的加扰图样；

（3）将加扰后数据序列与梳状导频序列X_P按照对应位置Po^m分别组成候选OFDM符号X^m；此时每个候选OFDM符号中已携带加扰图样序号信息，即为传统方法中的边带信息。

（4）对候选OFDM符号进行快速傅里叶逆变换得到时域信号x^m，最后选择其中PAPR（峰值平均功率比）值最小的符号作为传输符号；

（5）在接收端对接收信号进行傅里叶变换，得到的频域数据Y(k)；

（6）分别提取M组导频位置所对应的频域接收信息，信道估计后得到信道部分频域响应估计信息

（7）通过匹配追踪方法匹配信道，恢复出M组信道时域冲激响应

（8）归一化得到M组信道时域冲激响应计算的自相关系数，获得的M个相关系数中最小值所对应的即为信道的实际的信道时域冲激响应估计所对应的m值即为加扰图样的序号；

（9）利用上一步中得到的加扰图样对接收频域信号解扰码，并对其解映射、信道解码，恢复发送数据。

所述步骤（3）的中的导频序列X_P，选择对PAPR抑制效果无负面影响的序列，避免添加导频后的峰值再生。