一种选择最佳导频序列抑制水声ofdm信号峰平比的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水声通信技术领域，尤其设及一种选择最佳导频序列抑制水声OFDM 信号峰平比的方法。
【背景技术】
[0002] 随着海洋科学和海洋开发的发展，水声通信技术的研究越来越受到重视，其中水 声(FDM通信技术已经成为研究热点。
[0003] 高速水声通信是水声通信发展的重要方向之一，制约水声通信速率的一个重要因 素是水声信道带宽的限制。0抑M通信体制将信息调制在时域相互正交的子载波上，由于正 交性，尽管运些子载波在频域相互混叠，但在接收端仍能被分离出来，同时各子载波采用频 谱效率高的QAM和MPSK调制方式，进一步提高了OFDM系统的频谱效率。因而较其他常用 的水声通信体制（例如MFSK，DSS巧而言，OFDM具有更好的频谱利用率，同时OFDM把一个 宽带频率选择性信道划分成多个窄带平坦衰落信道，从而"先天"具有很强的抗多径衰落和 抗脉冲干扰能力，因此非常适合应用于高速水声通信。
[0004] 但是OFDM通信技术也有其自身的技术缺陷，传统的OFDM技术存在峰值功率与平 均功率比值（峰平比）较大的缺陷。运导致在实际系统实现过程中，对发射机端的功率放 大器的线性要求高。如果放大器的动态范围不能满足信号的变化，则会对信号带来崎变，使 叠加的信号频谱发生变化，从而使各个子载波信号之间的正交性遭到破坏，产生互相干扰， 使系统性能恶化。 阳0化]降低(FDM信号峰平比的方法有很多：1、限幅类技术，主要包括限幅法和压扩法， 运类方法可W较大幅度的降低峰平比，但是由于对原始信号产生了非线性变换，破坏了子 载波之间的正交性，所W对解码的正确性产生影响。2、概率类技术，主要包括选择性映射法 (SLM)和部分传输序列法（PTS)，运类方法对解码正确性没有影响，但是会产生额外的边带 信息，减少频谱利用率。3、编码类技术，主要构造互补Golay序列，化wman序列等，运类技 术可W较大幅度地降低峰平比，但是是W增加编码冗余度，减少频谱利用率为代价。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种选择最佳导频序列抑制 水声(FDM信号峰平比的方法；通过组合Gold序列建立导频序列集合，然后捜索选择最佳导 频序列，进而产生峰平比低的0抑M信号；运种方法利用Gold序列良好的自相关性和互相关 性，在有效降低峰平比的同时，消除边带信息，保证解码正确性，提高频谱利用率。
[0007] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，包括如下步骤： 阳00引在发射端，
[0009] 1)、将源信息进行QPSK映射和串并变换；
[0010] 。、将第1步的输出信息装载在预设的信息子载波上；
[0011] 3)、生成N条Gold序列g。= [g。，gi,…，gN1]，利用gn产生导频序列集合{mk= 邑p+j*邑q}，其中P= 0, 1，2, ...N-l，q= 0, 1，2, ...N-l，k=NXp+q且k= 0, 1，2, ...NZ-I,3 = ^ ,
[0012] 4)、根据计算量要求，选取导频序列集合的一个子集，将子集中的序列逐条装载在 预设的导频子载波上，然后联合信息子载波进行CFDM调制，计算信号的峰平比，选择峰平 比最小的信号；
[001引 5)、将步骤（4)中选择的峰平比最小的信号经过载波调制，D/A转化和功率放大W后发射到水中；
[0014] 在接收端，
[001引1)、将接收到的水声(FDM信号，经过A/D转化，载波解调得到数字基带信号；
[0016] 2)、基带信号经过傅里叶变换W后，得到频域信号，从导频子载波上提取接收信号 的导频序列，与本地导频序列子集合中的序列逐条进行相关运算，选择相关性最高的本地 导频序列；
[0017] 3)、利用得到的本地导频序列和接收导频序列进行信道均衡，然后依次进行OFDM 解调，QPSK逆映射，最后得到所传输的信息。
[0018] 作为优选，所述的选择峰平比最小的信号的具体步骤为：(a)初始化变量：对峰平 比变量papr赋初值papr。，对导频序列m的索引k赋初值为0 ;化）将导频序列IIik装载在导 频子载波上；（C)将化）步骤的结果联合信息子载波进行OFDM调制；（d)计算得到当前信 号的峰平比paptk; (6)比较P曰Pr。和paptk,如果前者大于后者，贝先记录并标定当前信号为 峰平比最小信号，然后用papr,代替papr。，再令k加1，最后进入下一步骤，如果后者大于前 者，令k加1，然后直接进入下一步骤；（f)判断是否遍历导频序列子集合，如果是，则进行下 一步处理，如果否，贝峭巧专至化），循环处理。
[0019] 本发明的有益效果为：
[0020] 1、本发明由于并没有对信号进行非线性变换，所W不会产生带内和带外失真；
[0021] 2、本发明用组合Gold序列作为导频序列，在接收端利用Gold序列良好的自相关 和互相关性，通过相关匹配来得到导频序列，从而避免了边带信息的传输，提高了频谱利用 率.
[0022] 3、本发明对OFDM信号的导频序列进行复用，在不影响其原来信道估计的前提下， 增加了降低峰平比的功能。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明的子载波分配图。
[0024] 图2是本发明的所提方法的OFDM系统框图。
[00巧]图3是本发明的捜索最佳导频序列的流程图。
[00%] 图4是本发明的峰平比互补累计分布函数比较图。
[0027]图5是本发明的OFDM解码星座图。
【具体实施方式】
[002引下面将结合附图对本发明做详细的介绍：W下实施例将结合附图作进一步说明。[0029]本实施例中水声OFDM信号带宽为16KHZ，采样率196KHZ，子载波数量W为512个， 如图I预先将512个子载波分配成L个信息子载波和J个导频子载波，I个导频子载波后跟 3个信息子载波，W此重复。本实施例中，L= 384,J=128。发射端的框图如图2所示，在 发射端，
[0030] (1)将源信息进行QPSK映射和串并变换；变换后每个OFDM符号所传输的信息表 示为X=抗，Xi,…，、1]，其中L为信息子载波个数，本实施中信息子载波为384个。 W31] 似将第1步的输出信息装载在预设的信息子载波上，可表示为X' = [0,X。，Xi,X2, 0,X3,X4,Xs,…，0