CN110365421A - 一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水声通信领域，特别涉及一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，发射端发射单载波信号，原始数据同时进入PSK调制，每个数据经过加CP装置后发射到所有的去CP装置；根据所述的经过去CP装置之后的数据进行迭代信道估计；根据所述的经过迭代信道估计之后的数据通过频域干扰装置进入接收端的IFFT；根据所述的经过IFFT之后的数据，经过相位矫正，然后进行解码。本发明实施例实现了利用单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，有效抑制同频干扰；计算复杂低；频带利用率高。

Description

一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法
技术领域
本发明属于水声通信领域，特别涉及一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法。
背景技术
水声通信是目前进行水下远距离信息传输的最有效手段。然而，水声信道的有效带宽有限，为提高频带利用率，单载波MIMO水声通信技术得到越来越多的关注。这种通信技术频带利用率高且峰均功率比低，但发射天线之间存在严重的同频干扰，使得通信性能急剧下降。目前解决同频干扰的方法主要集中在时域处理，如连续干扰抑制技术，自适应时间反转镜技术等，但是这些方法均衡复杂度较高，不利于工程实现。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法。
本发明的目的是这样实现的：
发射端发射单载波信号，原始数据同时进入PSK调制，每个数据经过加CP装置后发射到所有的去CP装置；
根据所述的经过去CP装置之后的数据进行迭代信道估计；
根据所述的经过迭代信道估计之后的数据通过频域干扰装置进入接收端的IFFT；
根据所述的经过IFFT之后的数据，经过相位矫正，然后进行解码。
发送端发送单载波信号包括：将原始数据进行PSK调制，加CP处理，之后将数据通过N个发射天线发射。
M个水听器将接收到的信号进行去CP处理。
进行迭代信道估计包括：利用LS算法进行发射天线1(TX1)的信道估计，得到去除TX1干扰的导频信号。之后利用该信号进行发射天线2(TX2)的信道估计；同理，利用估计得到的TX2信道，进行干扰消除：
其中，所述的得到的TX1的频域信道为：
其中，H1为TX1频域信道的序列，为每个水听接收器接收到的信号所得到的频域信道，M为M个水听接收器；
其中，所述的得到的TX2的频域信道为
其中，H2为TX2频域信道的序列，为每个水听接收器接收到的信号所得到的频域信道，M为M个水听接收器；
将信息序列变换到频域，在频域进行干扰抑制，然后再将信息序列转换到时域：
其中，所述的干扰抑制权系数公式为：
其中，
其中，wn(f)为所述的干扰抑制权系数，l为除n以外的其它发射天线标号，σ2为噪声功率，I为单位阵，“(.)H”表示共轭转置。
将各水听器接收到的信息序列转换到频域，之后进行加权合并处理：
其中，频域信息序列为：
其中，Yn为频域信息序列，为第M个水听接收器所得到的频域信息，M为M个水听接收器；
加权合并处理后信号表示为：
其中，wn(f)为所述的干扰抑制权系数，为加权合并后的信号；
加权合并处理后的信号进行相位纠正处理包括：将转换到时域为之后对其采用数字锁相环算法进行相位纠正处理。
加权合并处理后的信号进行相位纠正处理之后进行解码。
本发明的有益效果在于：
本发明实施例实现了利用单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，有效抑制同频干扰；计算复杂低；频带利用率高。具体来说，本发明将信息序列转换到频域，在频域进行同频干扰抑制，相较时域处理有更低的计算复杂度；利用迭代信道估计的方法，可在提高信道估计精度的同时，有效缩短所需训练序列的长度，提高频带利用率；最后在时域进行相位纠正处理，可进一步提高均衡性能。
附图说明
图1为单载波MIMO水声通信方法框图；
图2为发射信号结构；
图3为迭代信道估计方法示意图；
图4为试验解码星座图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
本发明属于水声通信领域，特别涉及一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法。
本发明所解决的技术问题在于提供一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，利用单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，有效抑制同频干扰；计算复杂低；频带利用率高。
实现本发明的技术解决方案为：
多个发射天线同时发射单载波信号；
多个接收水听器同时接收信号；
利用导频序列进行迭代信道估计；
将信息序列变换到频域，在频域进行干扰抑制，然后再将信息序列转换到时域；
将信息序列进行相位纠正处理；
解码。
本发明的有益效果在于：
本发明实施例实现了利用单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，有效抑制同频干扰；计算复杂低；频带利用率高。具体来说，本发明将信息序列转换到频域，在频域进行同频干扰抑制，相较时域处理有更低的计算复杂度；利用迭代信道估计的方法，可在提高信道估计精度的同时，有效缩短所需训练序列的长度，提高频带利用率；最后在时域进行相位纠正处理，可进一步提高均衡性能。
对本发明的进一步描述如下：
发射端发射单载波信号，原始数据同时进入PSK调制，每个数据经过加CP装置后发射到所有的去CP装置；
根据所述的经过去CP装置之后的数据进行迭代信道估计；
根据所述的经过迭代信道估计之后的数据通过频域干扰装置进入接收端的IFFT；
根据所述的经过IFFT之后的数据，经过相位矫正，然后进行解码。
发送端发送单载波信号：将原始数据进行PSK调制，加CP处理，之后将数据通过N个发射天线发射，发射数据块的结构如附图2所示。
接收端接收信号：M个水听器将接收到的信号进行去CP处理。
进行迭代信道估计：以LS信道估计算法，两发射天线通信为例。如附图2所示，首先利用LS算法进行发射天线1(TX1)的信道估计，将估计得到的信道与TX1已知的期望导频信号进行频域相乘，得到TX1的干扰估计。然后将接收到的原始导频信号与TX1的干扰估计进行频域相减，得到去除TX1干扰的导频信号。之后利用该信号进行发射天线2(TX2)的信道估计。同理，利用估计得到的TX2信道，进行干扰消除，得到更高精度的TX1信道。最终得到TX1的频域信道为TX2的频域信道为
计算干扰抑制权系数：干扰抑制权系数为其中；其中l为除n以外的其它发射天线标号，σ2为噪声功率，I为单位阵，“(.)H”表示共轭转置。
将各水听器接收到的信息序列转换到频域，之后进行加权合并处理。频域信息序列为则加权合并后信号表示为
将信号进行相位纠正处理：将转换到时域为之后对其进行相位纠正处理。相位纠正可采用数字锁相环算法。
解码。
综上所述，本发明属于水声通信领域，特别涉及一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，发射端发射单载波信号，原始数据同时进入PSK调制，每个数据经过加CP装置后发射到所有的去CP装置；根据所述的经过去CP装置之后的数据进行迭代信道估计；根据所述的经过迭代信道估计之后的数据通过频域干扰装置进入接收端的IFFT；根据所述的经过IFFT之后的数据，经过相位矫正，然后进行解码。本发明实施例实现了利用单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，有效抑制同频干扰；计算复杂低；频带利用率高。

Claims (8)

1.一种单载波干扰抑制的多输入多输出水声通信方法，其特征在于，包括：
(1)发射端发射单载波信号，原始数据同时进入PSK调制，每个数据经过加CP装置后发射到所有的去CP装置；
(2)根据所述的经过去CP装置之后的数据进行迭代信道估计；
(3)根据所述的经过迭代信道估计之后的数据通过频域干扰装置进入接收端的IFFT；
(4)根据所述的经过IFFT之后的数据，经过相位矫正，然后进行解码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发送端发送单载波信号包括：将原始数据进行PSK调制，加CP处理，之后将数据通过N个发射天线发射。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的接收端接收信号包括：M个水听器将接收到的信号进行去CP处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的进行迭代信道估计包括：利用LS算法进行第一发射天线的信道估计，得到去除TX1干扰的导频信号。之后利用该信号进行第二发射天线的信道估计；同理，利用估计得到的TX2信道，进行干扰消除；
其中，所述的得到的第一发射天线的频域信道为：
其中，H1为第一发射天线频域信道的序列，为每个水听接收器接收到的信号所得到的频域信道，M为M个水听接收器；
所述的得到的TX2的频域信道为
其中，H2为第二发射天线频域信道的序列，为每个水听接收器接收到的信号所得到的频域信道，M为M个水听接收器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的将信息序列变换到频域，在频域进行干扰抑制，然后再将信息序列转换到时域；
其中，所述的干扰抑制权系数公式为：
其中，
其中，wn(f)为所述的干扰抑制权系数，l为除n以外的其它发射天线标号，σ2为噪声功率，I为单位阵，“(.)H”表示共轭转置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的将各水听器接收到的信息序列转换到频域，之后进行加权合并处理；
其中，频域信息序列为：
其中，Yn为频域信息序列，为第M个水听接收器所得到的频域信息，M为M个水听接收器；
加权合并后信号表示为：
其中，wn(f)为所述的干扰抑制权系数，为加权合并后的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的加权合并处理后的信号进行相位纠正处理包括：将转换到时域为之后对其采用数字锁相环算法进行相位纠正处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的加权合并处理后的信号进行相位纠正处理之后进行解码。
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