一种用于水声FBMC系统的信号检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于水声FBMC通信系统的信号检测方法。该方法是一种基于滤波器组的多载波(FBMC)水声通信技术。本方法提出的水声FBMC通信信号检测方法，是针对水声时延‑多普勒双扩展信道模型的方法，其步骤包含：利用一组正负调频HFM信号实现信号同步和多普勒估计；利用已知的导频符号，实现载波频偏(CFO)估计；利用补偿过CFO的导频符号实现信道估计；根据估计得到的信道构造联合传输矩阵；分割联合传输矩阵为多个子矩阵，并依次对每个子矩阵进行信道均衡，得到待检测符号。本发明专利技术的优势在于：对HFM和preamble的复用降低了系统开销；构建的联合传输矩阵包含了每个接收符号受到的所有非加性干扰，提高了均衡性能；滑动窗的均衡方法有效降低了系统计算复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水声FBMC系统的信号检测方法
本专利技术属于多载波通信领域，涉及一种水声多载波信号检测方法，特别涉及一种用于水声FBMC系统的信号检测方法。
技术介绍
在现有的多载波水声通信技术中，多使用正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)技术，相对于单载波水声通信技术，OFDM可以以较低的接收机复杂度应对多径信道情况。但是，在OFDM系统中，由于需要各个子载波之间是正交的，因此对载波间干扰很敏感。载波间干扰通常来自于多普勒频移和载波频偏(CFO)。多普勒频移是由收发端之间的相对运动引起的，CFO主要是由收发端的晶振频率不一致造成的。因此在信号检测中需要准确进行信号同步、多普勒估计及CFO估计，并补偿。在无线电通信系统中，由于收发端的相对速度远远低于电磁波的传播速度，多普勒因子通常＜10-6，几乎可以忽略，但是在水中，声速较慢(约为1400～1600米/秒)，这就导致多普勒因子通常在10-3级别，不可忽略。虽已有技术着力于解决OFDM中的载波间干扰问题，但是在复杂多变的水声信道环境中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水声FBMC系统的信号检测方法，其特征在于，所述水声FBMC系统中的FBMC数据帧由一对双曲调频(HFM)同步信号、若干保护间隔和若干数据块组成，且该方法包括以下步骤：/n(1)信号同步：信号同步的目的是找到信号何时到达接收端。采用互相关的方法，对数据帧帧头部分的一对正负调频的双曲调频HFM信号进行匹配滤波，得到一对相关峰，这两个相关峰最大值的中间位置即可作为该数据帧信号的到达时刻，并以这个时刻，作为该帧信号后续检测操作的起始时刻，实现信号的同步；/n(2)多普勒估计与补偿：根据步骤(1)的匹配滤波结果，判断HFM信号的平移时长，估计多普勒因子，并采用重采样的方法对整帧信号进行多普...

【技术特征摘要】
1.一种用于水声FBMC系统的信号检测方法，其特征在于，所述水声FBMC系统中的FBMC数据帧由一对双曲调频(HFM)同步信号、若干保护间隔和若干数据块组成，且该方法包括以下步骤：
(1)信号同步：信号同步的目的是找到信号何时到达接收端。采用互相关的方法，对数据帧帧头部分的一对正负调频的双曲调频HFM信号进行匹配滤波，得到一对相关峰，这两个相关峰最大值的中间位置即可作为该数据帧信号的到达时刻，并以这个时刻，作为该帧信号后续检测操作的起始时刻，实现信号的同步；
(2)多普勒估计与补偿：根据步骤(1)的匹配滤波结果，判断HFM信号的平移时长，估计多普勒因子，并采用重采样的方法对整帧信号进行多普勒补偿；
(3)载波频偏估计与补偿：在整帧信号经过步骤(2)的多普勒补偿后，结合数据块的preamble中的导频符号，采用时间-频偏二维搜索方法进行载波频偏(CFO)估计，并对该数据块做CFO补偿；
(4)信道估计：建立信道脉冲响应和导频符号之间的线性模型，结合步骤(3)中补偿过CFO的导频符号，采用加权最小二乘方法，实现信道脉冲响应的估计；
(5)构造联合传输矩阵：根据FBMC系统中的原型滤波器函数以及步骤(4)中估计得到的信道脉冲响应，构造联合传输矩阵；
(6)信道均衡：沿步骤(5)中得到的联合传输矩阵的主对角线方向，分割子矩阵，并采用最小均方误差均衡器依次对每个子矩阵进行均衡，得到全部待检测符号。


2.根据权利要求1所述的一种用于水声FBMC系统的信号检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中的信号同步方法具体如下：
(1.1)同步信号由一对正负调频的HFM信号构成，用本地的一组正负调频的HFM分别与接收信号做互相关运算，得到两个相关峰的到达时刻为tup和tdown；
(1.2)计算两个相关峰到达时刻的中间值ta＝(tup+tdown)/2；
(1.3)计算FBMC符号信号的到达时刻tFBMC＝ta+0.5tHFM+tgap，其中，tHFM为HFM的脉冲周期，tgap为HFM与信号之间保护间隔时长。


3.根据权利要求1所述的一种用于水声FBMC系统的信号检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中的多普勒估计与补偿方法具体如下：
(2.1)计算正负调频的HFM相关峰平移时长：Δt＝(tdown-tup)-tHFM；
(2.2)根据计算得到多普勒因子的估计值其中a和f0分别表示HFM的调制系数和中心频率；
(2.3)根据估计得到的采用重采样的方法对接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：瞿逢重，陆雪松，朱江，魏艳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33