[发明专利]一种基于分组信噪比置信度的OFDM-MFSK水声通信技术

说明书

本发明提供的是一种基于分组信噪比置信度的OFDM‑MFSK水声通信技术。发射端将信息进行2分集调制，并将一帧数据的首尾加入线性调频信号；接收端对帧前同步信号进行检测，完成数据截取和多普勒因子估计，并对接收数据进行多普勒补偿；对每个数据符号进行解调，并按照分组信噪比置信度的合并方式对分集信号进行合并；最后对分集合并后的数据进行解调。本方法采用频率分集技术，有效弥补了OFDM‑MFSK水声通信系统受信道严重频率选择性影响而导致的性能损失，并提出了基于分组信噪比置信度的分集信号合并方式提高合并后信号的信噪比。

技术领域

本发明涉及水声信道领域，具体涉及一种基于分组信噪比置信度的OFDM-MFSK水声通信技术。

背景技术

OFDM-MFSK是多载波技术与MFSK相结合的调制技术，OFDM-MFSK的发射端将全部子载波以M元为一组进行划分，采用MFSK的方式进行信息映射，接收端则按照非相干的方式进行MFSK信号的检测，无需信道估计与均衡过程。OFDM-MFSK兼容了多载波调制技术的高通信速率，又保留了MFSK调制的稳健性能，与正交频分复用(OFDM)调制相比，可以更好的平衡传输速率和稳健性能。

水声信道是迄今为止最为复杂的无线信道之一，是多途扩展和多普勒扩展严重的双扩水声信道。信道时域上严重的多途扩展，在频域上则表现为严重的频率选择性衰落，当多载波系统的有效子载波位于信道的深衰落频率时，该子载波的信噪比会严重损失，常规的均衡技术依然无法获得较好的效果。分集技术是指利用相同的信息通过相互独立的信道进行数据传输，来减少干扰，提高系统性能。分集信号不同的合并方式会获得不同的处理增益，在OFDM系统中，频率分集信号的合并方式主要包括：选择性合并、等增益合并以及最大比合并，但数据需要进行信道估计与均衡。对于非相干解调的OFDM-MFSK系统而言，分集信号的合并方式需要根据符号的具体特点进行优化设计。本发明将频率分集技术应用于OFDM-MFSK系统中，并结合符号自身的特点，提出一种分组信噪比置信度的分集信号合并方式来提高系统性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分组信噪比置信度的OFDM-MFSK水声通信方法，该方法实现了衰落水声信道下系统性能的提升。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于分组信噪比置信度的OFDM-MFSK水声通信技术，其特征在于，包括如下步骤：

(1)发射端将信息进行2分集调制，并将一帧数据的收尾加入线性调频信号；

(2)接收端对帧前同步信号进行检测，完成数据截取和多普勒因子估计，并对接收数据进行多普勒补偿；

(3)对每个数据符号进行解调，并按照分组信噪比置信度的合并方式对分集信号进行合并；

(4)最后对分集合并后的数据进行解调。

所述的2分集调制具体包括：

所述的将信息进行2分集调制是指将全部N个子载波划分为两个分集支路，即分集支路1为子载波[1:N/2]、分集支路2为子载波[N/2+1:N]，且两个分集支路映射上完全相同的信息。

所述的线性调频信号具体包括：

所述的线性调频信号的带宽为系统工作带宽，线性调频信号的带宽与线性调频信号的时间乘积大于100，且数据与两个线性调频信号间的保护间隔长度大于信道的最大多途扩展长度。

所述的步骤(2)具体包括：

利用数据首尾的线性调频信号进行匹配滤波，计算整帧数据的平均多普勒因子，并根据平均多普勒因子采用线性插值的方法完成接收信号的多普勒补偿；具体包括如下步骤：