专利名称：一种基于矢量传感器的ofdm水声通信方法
技术领域：
本发明涉及水声通信技术，主要是一种基于矢量传感器的OFDM水声通信方 法。
背景技术：
近年来，随着水下防卫和民用海洋开发需求的日益增长，水声通信技术得到快 速发展。水声信道是一种带宽有限、多途干扰严重的空、时、频变信道。直到目前，为 了在复杂多途环境中获得稳健的通信性能，水声通信系统通常依靠大尺寸的接收阵来对 抗多途引起的深衰落，但是这种基于大孔径阵处理的方法难以满足一些安装空间紧凑的 应用场合，例如网络化通信的节点。正交频分复用(OFDM)技术因为高效的频谱利用方式以及收发信机可使用FFT 技术的简单性优点，已在无线电通信领域流行，近年来，也受到水声领域的关注。在 OFDM系统中，解决多途扩展的一个办法是在OFDM符号间加入足够宽的时间保护间 隔，便可全部或部分消除码间干扰(ISI)的影响，但随之而来的是数据速率的降低，这个 问题在水声通信中尤为突出。矢量传感器是一种由传统的无指向性声压传感器和质点振速水听器组成的复合 传感器，可以空间共点、同步测量声压和质点振速的各正交分量，目前已在水声弱信号 检测和目标定位等领域得到应用。与传统的只利用声压信息的水声系统相比，矢量传感 器水声系统可以利用更多的信息，必然可以带来更好的处理结果。矢量传感器在自由场 中，声压信号与振速信号是完全相关的，但在海洋波导中，声压与振速分量(尤其是振 速垂直分量)的相关性降低。矢量传感器的这一特性，为水声通信对抗多途衰落提供了 新的途径。
发明内容
本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种基于矢量传感器的 OFDM水声通信方法。本发明解决其技术问题采用的技术方案这种基于矢量传感器的OFDM水声通 信方法，包括如下步骤(1)发射端在发射OFDM信号之前，先将OFDM信号通过一个由帧同步信号构 成的滤波器，导频子载波被等间隔地安排在OFDM的数据子载波间，用于接收端信道估 计；(2)接收端使用一条由M元矢量传感器构成的垂直接收阵，每个矢量传感器包 含声压通道P1和至少垂直方向的质点振速通道G d = b-M)；(3)将各通道的接收信号进行解调、低通、降采样得到基带信号，用拷贝相关法 捕获帧同步信号；(4)在声压通道P1、振速垂直通道Fz'中进行频域被动时反处理，即将捕获的帧同
3步信号(复基带信号)的频域形式保存，并与后续到达的OFDM频域信号共轭相乘，完 成对各个通道数据的预处理；(5)将各通道的预处理结果合并成一路信号，再经OFDM信道估计与均衡处 理，最后恢复出原始信息。所述的将声压通道P1、垂直通道G信号送入一个时反预处理器，输出结果再合并 成一路信号，接着，采用基于导频的频域信道估计方法，利用导频数据恢复出导频子载 波上的信道响应，然后通过内插获得数据子载波上的信道响应Hk，进而得到数据子载波
权利要求
1.一种基于矢量传感器的OFDM水声通信方法，其特征是包括如下步骤(1)发射端在发射OFDM信号之前，先将OFDM信号通过一个由帧同步信号构成的 滤波器，导频子载波被等间隔地安排在OFDM的数据子载波间，用于接收端信道估计；(2)接收端使用一条由M元矢量传感器构成的垂直接收阵，每个矢量传感器包含声 压通道P1和至少垂直方向的质点振速通道g，/ = I-M ；(3)将各通道的接收信号进行解调、低通、降采样得到基带信号，用拷贝相关法捕获 帧同步信号；(4)在声压通道P1、振速垂直通道G中进行频域被动时反处理，即将捕获的帧同步信 号的频域形式保存，并与后续到达的OFDM频域信号共轭相乘，完成对各个通道数据的 预处理；(5)将各通道的预处理结果合并成一路信号，再经OFDM信道估计与均衡处理，最 后恢复出原始信息。
2.根据权利要求1所述的基于矢量传感器的OFDM水声通信方法，其特征是所 述的将声压通道P1、垂直通道Kj信号送入一个时反预处理器，输出结果再合并成一路信 号，接着，采用基于导频的频域信道估计方法，利用导频数据恢复出导频子载波上的信 道响应，然后通过内插获得数据子载波上的信道响应Hk，进而得到数据子载波上的信息
全文摘要
本发明公开了一种基于矢量传感器的OFDM水声通信方法，接收端使用一条由M元矢量传感器构成的垂直接收阵，每个矢量传感器包括一个声压通道和至少垂直方向的振速通道，经帧同步信号捕获之后，对声压通道、振速垂直通道进行频域被动时反处理，将各通道数据合并成一路，再经OFDM信道估计与均衡处理，最后恢复出原始信息。本发明有益的效果本发明使用矢量传感器作为OFDM通信系统的接收端，利用声压与振速垂直分量的弱相关性，为时反处理所需的空间分集提供条件，在接收阵尺寸相同的情况下，用矢量传感器阵代替传统的声压阵，可以显著改善通信性能。
文档编号H04L27/26GK102025424SQ20101058184
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者岳志杰, 张宏滔, 王忠康, 谢哲 申请人:中国船舶重工集团公司第七一五研究所