[发明专利]水声高速OFDM通信的多普勒扩展处理方法

摘要

本发明公开了一种水声高速OFDM通信的多普勒扩展处理方法，该方法由以下三大模块组成，包括多普勒估计与补偿模块、基于压缩感知的信道估计模块和部分快速傅里叶变换解调模块，其核心是部分快速傅里叶变换解调模块，其余两个模块的输出作为部分快速傅里叶变换的输入。本发明改进了传统的OFDM解调方式，首次采用部分傅里叶变换作为一种解调方式，解调的过程中能够消除部分多普勒扩展；通过两次对多普勒扩展进行处理，能将多普勒扩展对信号的影响降低至一个比较低的范围，尤其对于快速变化的水声信道具有更强的适应性，因此对多普勒扩展具有较高的处理性能。

主权项

1.一种水声高速OFDM通信的多普勒扩展处理方法，其特征在于，包括：1)对接收机接收到的信号进行第一次多普勒扩展处理，即进行多普勒估计与补偿，具体包括如下步骤：步骤S1-1：输入信号首先进入带通滤波器BPF，滤除带外噪声；步骤S1-2：进行符号和频率同步；步骤S1-3：对经过上述步骤处理的信号进行下变频得到对应的基带版本信号；步骤S1-4：估计多普勒因子a，得到多普勒因子的估计值步骤S1-5：对步骤S1-3产生的基带信号以进行重采样；步骤S1-6：估计出相位频移因子且步骤S1-7：对步骤S1-5产生的重采样后的信号进行相位因子补偿得到最终的输出信号r^(t);]]>2)将多普勒估计与补偿后的信号视为多径信号，利用压缩感知进行信道估计，具体包括如下步骤：步骤S2-1：根据输入信号和收发两端均已知的由导频符号构成的对角矩阵D，作矩阵乘法，生成超完备字典DW；步骤S2-2：对导频符号进行解调，得到观测矩阵z；步骤S2-3：已知步骤S2-2的观测向量z，利用步骤S2-1生成的超完备字典去感知信道，采用重构算法求得所有可能的信道增益组成的向量a，再进一步求出导频处的信道响应h；步骤S2-4：由导频处的信道响应h，通过插值算法求得整个符号持续时间内的信道响应H_l(t)；步骤S2-5：对H_l(t)进行定时抽样，得到部分快速傅里叶变换每个子区间中点处的信道响应H_k；3)将每个OFDM符号区间划分为多个子区间分别进行快速傅里叶变换，再用最优权值向量把每个子区间的输出结果合并，得到所需输出信号，具体包括如下步骤：步骤S3-1：输入第一次多普勒扩展处理后的信号用不同的矩形窗和输入信号相乘，得到不同的子区间信号，对每个子区间的信号执行快速傅里叶变换，得到子区间输出向量y_k；步骤S3-2：求y_k的自相关，并计算步骤S3-3：由步骤S3-2的结果，加上信道估计模块输出的H_k，得到最优权值向量步骤S3-2、S3-3一旦确定了最优权值模块，接收机将反复执行步骤S3-4，而不再执行S3-2、S3-3这两个步骤；步骤S3-4：利用最优权值向量对步骤S3-1的输出信号进行加权合并，产生输出结果x_k。