一種基于空時(shí)頻編碼及被動(dòng)時(shí)反接收的水聲mimo通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于空時(shí)頻編碼及被動(dòng)時(shí)反接收的水聲MIMO通信方法，包括以下步驟：一、在水聲MIMO通信系統(tǒng)的發(fā)射端，對(duì)信源數(shù)據(jù)流采用新的空時(shí)頻編碼進(jìn)行調(diào)制；二、對(duì)發(fā)射信號(hào)幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；三、對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行多陣元被動(dòng)相軛時(shí)反處理，同時(shí)恢復(fù)各發(fā)射陣元所發(fā)信息。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于在發(fā)射端采用了一種新的空時(shí)頻編碼調(diào)制技術(shù)，其可完全消除接收信號(hào)中的同信道干擾，因此不但能有效改善接收端的解碼性能，同時(shí)也為在水聲MIMO通信系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)反技術(shù)進(jìn)行接收掃清了障礙。在此基礎(chǔ)上，在接收端采用不含可調(diào)參數(shù)的多陣元被動(dòng)時(shí)反技術(shù)，來有效抑制多徑擴(kuò)展引起的碼間干擾，同時(shí)提高接收端信噪比，因而可使系統(tǒng)的穩(wěn)健性及解碼性能獲得顯著改善。
【專利說明】一種基于空時(shí)頻編碼及被動(dòng)時(shí)反接收的水聲MIMO通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水聲通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種穩(wěn)健高速的水聲通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種靈活有效的水下信息無線傳輸手段，水聲通信無論在軍事還是民用領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。尤其是近年來，隨著海洋開發(fā)和信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)高速水聲通信的需求變得日益迫切。但由于水聲信道是十分復(fù)雜的時(shí)空頻變隨機(jī)多徑信道，存在帶寬窄、噪聲高、起伏大等諸多不利因素，使得在水下實(shí)現(xiàn)高速可靠通信變得尤為艱難，由此也導(dǎo)致水聲通信所能達(dá)到的通信速率水平一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于空間無線通信。
[0003]帶寬資源匱乏和嚴(yán)重的多途干擾是限制水聲通信速率提高的兩大主要因素。為提高帶寬利用率，水聲通信的研究重點(diǎn)已由非相干通信轉(zhuǎn)向相干通信。目前較為成熟的相干通信技術(shù)是單載波自適應(yīng)均衡技術(shù)。雖然相比于非相干通信，該技術(shù)的帶寬效率已有較大提高，但由于在發(fā)射端僅采用單個(gè)換能器發(fā)送信號(hào)，其效率提高畢竟有限。而作為水聲通信領(lǐng)域的一項(xiàng)最新技術(shù)，在發(fā)射端和接收端同時(shí)采用多個(gè)陣元進(jìn)行多發(fā)多收的水聲MMO(Multiple-1nput Multiple-Output,多輸入多輸出)通信技術(shù)，通過充分開發(fā)空間資源，可使系統(tǒng)帶寬效率獲得成倍提高，因而被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ母咚偎曂ㄐ偶夹g(shù)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)更高的傳輸速率，水聲MMO通信系統(tǒng)通常在發(fā)射端采用分層空時(shí)編碼進(jìn)行調(diào)制，該編碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是具有極高的帶寬效率，其效率可隨發(fā)射陣元個(gè)數(shù)增加而呈線性增加。其缺點(diǎn)是由于在接收信號(hào)中同時(shí)存在有碼間干擾和同信道干擾，因而其解碼性能往往不夠理想。基于分層空時(shí)編碼的水聲MMO通信系統(tǒng)的傳統(tǒng)接收技術(shù)為自適應(yīng)空時(shí)均衡技術(shù)，該技術(shù)的缺點(diǎn)是含有兩個(gè)用戶可調(diào)參數(shù)，而且算法對(duì)兩參數(shù)的選擇非常敏感，參數(shù)稍有偏差，極易導(dǎo)致均衡失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的正是要克服上述技術(shù)的不足，而提供一種發(fā)射端基于新的空時(shí)頻編碼調(diào)制、接收端基于多陣元被動(dòng)相軛時(shí)反處理的穩(wěn)健高速的水聲MMO通信方法。與現(xiàn)有一些基于分層空時(shí)編碼或分組空時(shí)編碼的水聲MIMO通信方法不同，這種方法由于在發(fā)射端采用了一種新的空時(shí)頻編碼調(diào)制技術(shù)，其在分層空時(shí)編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)一步引入頻域編碼，將不同發(fā)射陣元所發(fā)送信號(hào)分別調(diào)制到彼此正交且相互交疊的不同載波上，可有效消除接收端的同信道干擾。在此基礎(chǔ)上，采用不含可調(diào)參數(shù)的多陣元被動(dòng)時(shí)反技術(shù)，來有效抑制多徑擴(kuò)展引起的碼間干擾，同時(shí)提高接收端信噪比，因而可使系統(tǒng)的穩(wěn)健性及解碼性能獲得顯著改善。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案:這種基于空時(shí)頻編碼及被動(dòng)時(shí)反接收的水聲MIMO通信方法，具體包括如下步驟:
[0007]步驟一:在水聲MIMO通信系統(tǒng)的發(fā)射端，對(duì)信源數(shù)據(jù)流采用新的空時(shí)頻編碼進(jìn)行調(diào)制，即對(duì)于具有N (N≥ 2)個(gè)發(fā)射陣元的水聲MIMO通信系統(tǒng)，首先利用串并轉(zhuǎn)換將信源數(shù)據(jù)流按發(fā)射陣元個(gè)數(shù)分割為N個(gè)子數(shù)據(jù)流，然后將各子數(shù)據(jù)流分別調(diào)制到彼此正交且相互交疊的N個(gè)子載波上，再分別通過各發(fā)射陣元同時(shí)并行發(fā)送出去，假設(shè)各陣元發(fā)射信號(hào)的載波頻率分別為f\，…，fN,碼元周期為T，要使N個(gè)子載波彼此正交，需滿足[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種基于空時(shí)頻編碼及被動(dòng)時(shí)反接收的水聲MIMO通信方法，其特征在于:該方法具體包括如下步驟: 步驟一:在水聲MMO通信系統(tǒng)的發(fā)射端，對(duì)信源數(shù)據(jù)流采用新的空時(shí)頻編碼進(jìn)行調(diào)制，即對(duì)于具有N (N > 2)個(gè)發(fā)射陣元的水聲MMO通信系統(tǒng)，首先利用串并轉(zhuǎn)換將信源數(shù)據(jù)流按發(fā)射陣元個(gè)數(shù)分割為N個(gè)子數(shù)據(jù)流，然后將各子數(shù)據(jù)流分別調(diào)制到彼此正交且相互交疊的N個(gè)子載波上，再分別通過各發(fā)射陣元同時(shí)并行發(fā)送出去，假設(shè)各陣元發(fā)射信號(hào)的載波頻率分別為f\，…，fN，碼元周期為T，要使N個(gè)子載波彼此正交，需滿足
【文檔編號(hào)】H04L27/26GK103684703SQ201310711688
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】姜煜, 白興宇 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所