一种消除正交频分复用水声通信系统限幅噪声的方法与流程

技术特征：

1.一种消除正交频分复用水声通信系统限幅噪声的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：在发射端发射信号经过串并变换后经过IFFT模块，将频域信号转换成时域信号；

步骤二：对时域信号进行限幅操作，限幅比CR为其中σ为限幅前OFDM符号的平均能量，A为预先设定的限幅门限，限幅后符号表示为：

$s_{clipping}=\left\{\begin{array}{c}{s}_n,\left|s_n\right|\≤A\\ \mathrm{sgn}\left(s_n\right)\·A,slse\end{array}\right.$

其中：s_clipping是限幅操作后的信号，sgn(·)是符号函数，s_n是限幅前的离散数据；

步骤三：对限幅后的信号进行串并转换，将并行数据转换为串行数据，数据经过水声信道到达接收端，而接收端限幅后的频域信号为：

$\stackrel{\‾}{S}\left(k\right)=S\left(k\right)+C\left(k\right)$

其中：k＝0,1,...N-1，S(k)为原始发射信号频域表达式，C(k)为限幅噪声的频域表达式，为限幅后的发射信号频域表达式；

步骤四：接收端将接收的时域数据经过FFT模块转换为频域数据，且经过水声信道后的接收信号的频域表达式为：

Y(k)＝H(k)(S(k)+C(k))+N(k),0≤k≤N-1

其中：Y(k)代表接收信号，H(k)是水声信道的传输函数、且为N×N维对角阵，限幅噪声由C＝[C₀,C₁,...C_N-1]^T表示、维度是N×1，N(k)是均值为0、方差为的高斯白噪声、维度是N×1，Y、S、C、N均为列向量；

步骤五：利用压缩感知方法，估计水声信道H^-1；

步骤六：利用信道信息估计得到发射信号，而发射信号S^eq等效为：S^eq＝H^-1Y＝S+C+H^-1N，在从中选取M个观测量，在等式两端乘以选择矩阵P_RR，得到：P_RRS^eq＝P_RRFc+P_RRS+P_RRH^-1N；

步骤七：利用选取的信号处的观测量对限幅噪声进行重构，选择的是CS算法中OMP准则，重构后的噪声量为

P_RRS^eq与估计量的差值为：

$\tilde{S}=P_{RR}{S}^{eq}-P_{RR}\hat{S}=P_{RR}Fc+P_{RR}(S-\hat{S})+P_{RR}{H}^{-1}=\mathrm{\Φ}c+P_{RR}(S-\hat{S})+P_{RR}{H}^{-1}N$

其中：Φ＝P_RRF是维度为M×N的压缩感知观测矩阵，F是傅里叶变换矩阵；通过压缩感知方法可重构限幅噪声接收端，S^eq减去重构的限幅噪声频域量后的结果进行下一步的判决；

步骤八：对接收信号进行判决，得到发射信号的估计值，去除了限幅噪声对系统的影响。

2.根据权利要求1所述的一种消除正交频分复用水声通信系统限幅噪声的方法，其特征在于：步骤八中的判决式为：