[发明专利]一种基于空时频编码及被动时反接收的水声MIMO通信方法

摘要

本发明公开了一种基于空时频编码及被动时反接收的水声MIMO通信方法，包括以下步骤：一、在水声MIMO通信系统的发射端，对信源数据流采用新的空时频编码进行调制；二、对发射信号帧结构进行设计；三、对接收信号进行多阵元被动相轭时反处理，同时恢复各发射阵元所发信息。本发明的优点是：由于在发射端采用了一种新的空时频编码调制技术，其可完全消除接收信号中的同信道干扰，因此不但能有效改善接收端的解码性能，同时也为在水声MIMO通信系统中应用时反技术进行接收扫清了障碍。在此基础上，在接收端采用不含可调参数的多阵元被动时反技术，来有效抑制多径扩展引起的码间干扰，同时提高接收端信噪比，因而可使系统的稳健性及解码性能获得显著改善。

主权项

一种基于空时频编码及被动时反接收的水声MIMO通信方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：步骤一：在水声MIMO通信系统的发射端，对信源数据流采用空时频编码进行调制，即对于具有N个发射阵元的水声MIMO通信系统，其中N不小于2，首先利用串并转换将信源数据流按发射阵元个数分割为N个子数据流，然后将各子数据流分别调制到彼此正交且相互交叠的N个子载波上，再分别通过各发射阵元同时并行发送出去，假设各阵元发射信号的载波频率分别为f1,…,fN，码元周期为T，要使N个子载波彼此正交，需满足同时为保证系统具有较高的带宽效率，相邻子载波的频率间隔需满足fj+1-fj=1T]]>步骤二：对发射信号的帧结构进行设计，具体为：每个发射阵元的待发送信号均包含帧头、空闲时间段、帧体三部分；帧头由一段发射端和接收端都已知的线性调频信号组成，其既可用于帧同步，又可作为被动时反处理的探针信号，以保证不降低数据传输效率；对于具有N个发射阵元的水声MIMO通信系统，每个阵元发射的非帧体信号部分，划分为N个探针时隙和N个空闲时隙，其中空闲时隙的长度大于信道时延扩展；不同阵元发送的帧头信号彼此不同，且其频带范围覆盖其后帧体信号的全部频带，同时作为被动时反处理的探针信号，为实现信道响应估计的功能，因此各阵元发送的帧头信号在时间上要保证彼此互不重叠，即在每个阵元发射探针信号时，其他阵元都不发送任何信号，以保证在接收端收到的探针信号不存在同信道干扰；每个帧头信号后面都有一段保护间隔，以消除多途对后发射的帧头或帧体信号的影响；步骤三：对接收信号进行多阵元被动相轭时反处理，同时恢复各发射阵元所发信息，具体为：对于具有N个发射阵元和M个接收阵元的水声MIMO通信系统，其中N不小于2，M大于N，为恢复第i个发射阵元发射的信号si(t)，1≤i≤N，可将每个接收阵元接收到的帧体信号rsj(t)，1≤j≤M，与第i个发射阵元发射的帧头信号pi(t)做卷积运算，然后再与该接收阵元在第i个探针时隙接收到的探针信号的时间反转rpj(‑t)做卷积运算，最后将所有M个阵元通道的卷积运算结果相加，得到zsi(t)=Σj=1Mrsj(t)⊗pi(t)⊗rpj(-t)]]>最后再对zsi(t)进行相干解调，即可有效恢复第i个发射阵元发射的信号si(t)。