[发明专利]浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法及系统

说明书

本发明属于水声通信信号解调技术领域，特别涉及一种浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法及系统，通过对MFSK接收信号进行脉冲噪声抑制预处理及载波粗估计，得到M个子载波粗估计值，将抑制脉冲噪声后信号分为M路，并通过精确估计及去载波和载波同步，获得各路子载波的基带信号；对基带信号进行定时估计和定时同步；利用最佳抽样时刻对每路子载波信号进行抽样得到M个抽样值，通过择大判决恢复出原始符号信息，完成MFSK信号解调。本发明解决在浅海脉冲噪声和多途信道条件下MFSK信号解调鲁棒性较差、性能较低，缺乏完整实用可用于工程实践的方法和系统等问题，能够在浅海脉冲噪声和水声多途信道下具有较好的误码率性能。

技术领域

本发明属于水声通信信号解调技术领域，特别涉及一种浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法及系统。

背景技术

多进制频移键控(M-ary Frequency Shift Keying，MFSK)信号通常采用非相干解调，具有对相位畸变不敏感、对多普勒频移有较强容忍度的优点，被广泛应用于水声通信系统中。在水下信息监测和水声对抗领域，往往需要在不依赖先验信息或先验信息很少的条件下对水声信号进行处理，其中水声MFSK信号盲解调就是一项重要内容。

针对加性高斯背景噪声下的无线电通信MFSK信号解调方法已经比较成熟。现有技术中，如，采用基于Morlet小波脊线提取，计算小波脊线短时方差的方法获取符号跳变信息，进而估计得到MFSK信号调制参数，实现了解调；又如，改进的差分检波解调算法，但该方法中的滑动积分取最大模值对应起始点的定时算法存在较大误差，抗噪性能和参数鲁棒性较差；再如，通过改进对乘法器的输出经过低通滤波后取虚部，以此来获取调制信息。与陆上无线电通信不同，水声信道具有比较明显的多途效应，而且浅海海洋背景噪声由于人为和海洋生物等的影响常常呈现脉冲性。上述MFSK信号解调方法对于浅海水声多途以及脉冲噪声的影响很敏感，使得上述方法不能直接应用于浅海水声MFSK信号的解调。迄今为止，针对水声MFSK信号解调的实用方法较少，现有的也大多只讨论MFSK信号解调的某一环节，如符号速率等调制参数的估计，缺乏完整实用的适用于浅海脉冲噪声环境的MFSK信号解调方法。

发明内容

为此，本发明提供一种浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法及系统，解决在浅海脉冲噪声和多途信道条件下MFSK信号解调鲁棒性较差、性能较低，缺乏完整实用可用于工程实践的方法和系统等问题，能够在浅海脉冲噪声和水声多途信道下具有较好的误码率性能。

按照本发明所提供的设计方案，提供一种浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法，包含如下内容：

对MFSK接收信号进行脉冲噪声抑制预处理，得到抑制脉冲噪声后信号；

对抑制脉冲噪声后信号进行载波粗估计，得到MFSK信号的M个子载波粗估计值，根据子载波粗估计值将抑制脉冲噪声后信号分为M路，每路为一个子载波；

针对每路子载波信号进行载波精确估计，得到M个子载波精确估计值；并利用子载波精确估计值对每路子载波信号去载波和载波同步，获得各路子载波的基带信号；对基带信号进行定时估计和定时同步；

利用最佳抽样时刻对每路子载波信号进行抽样得到M个抽样值，通过择大判决恢复出原始符号信息，完成MFSK信号解调。

作为本发明浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法，进一步地，MFSK接收信号表示为：其中，n表示采样点数，y(n)表示接收信号，h(n)表示水声信道冲激响应，符号表示卷积运算，w(n)表示海洋环境噪声，s(n)为发送的MFSK已调信号。

作为本发明浅海脉冲噪声和多途信道下的MFSK信号解调方法，进一步地，将海洋噪声环境建模为Alpha稳态分布噪声，并采用混合信噪比来衡量信号与噪声功率关系。