CN112003810B

CN112003810B - 一种基于ofdm的水声通信同步方法、智能终端及存储介质

Info

Publication number: CN112003810B
Application number: CN202011171998.3A
Authority: CN
Inventors: 吴金秋; 周佳琼; 李胜全; 张爱东; 齐晓飞; 陈明
Original assignee: Peng Cheng Laboratory
Current assignee: Peng Cheng Laboratory
Priority date: 2020-10-28
Filing date: 2020-10-28
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2040-10-28
Also published as: WO2022088563A1; CN112003810A

Abstract

本发明公开了一种基于OFDM的水声通信同步方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据；根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻；根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子；根据所述多普勒因子，对所述初始数据进行重采样，得到目标数据；根据所述训练序列，确定所述目标数据对应的精同步时刻，并根据所述精同步时刻，对所述目标数据进行同步。本发明对接收到的基于OFDM的数据进行两次同步，并采用多普勒不变性的序列作为同步头，有效提高基于OFDM的水声通信的同步精确度。

Description

一种基于OFDM的水声通信同步方法、智能终端及存储介质

技术领域

本发明涉及水声通信领域，尤其涉及一种基于OFDM的水声通信同步方法、智能终端及存储介质。

背景技术

水声通信是近些年来被广泛研究的技术领域，主要为解决海洋环境中数据传输可靠性和稳定性，以满足海洋开发、水下资源探查等水下作业的需求。然而相较于陆地空间的数据传输而言，水声通信发展缓慢，目前较为常用的技术为正交频分复用（OrthogonalFrequency Division Multiplexing，OFDM），OFDM是一种多载波调制技术的一种，被认为是下一代无线宽带通信的核心技术，它将整个频带分成了若干个相互重叠的子带，即子载波，从而提高频率利用率。为了保证相互重叠的子载波之间互不影响，理论上各个子载波之间必须正交。

水声信道具有时变、空变、频变等特性，尤其频率选择性衰落会对多普勒的测量带来一定的影响，是迄今为止最为复杂的无线信道之一。在实际应用中，发送和接收载波的仪器之间频率不一定一致，从而破坏接收到的信号子载波之间的正交性，产生载波间干扰（Inter-Channel Interference，ICI），从而影响OFDM信号传输的稳定性和可靠性。常见的频率偏移发生的原因有两种，一种是接收机和发射机的本振频率不一致。这部分的频率偏移在收发信机之间只有一个且相对稳定，因此容易消除。另一种原因是用户相对位移导致的多普勒频移所引起的。水声信道复杂，收发信机之间存在多条传播路径，不同路径都有可能产生不同的多普勒频移，因此很难估计频偏，也难进行精准的同步。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于OFDM的水声通信同步方法、智能终端及存储介质，旨在解决现有技术中基于OFDM的水声通信同步不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于OFDM的水声通信同步方法，所述基于OFDM的水声通信同步方法包括如下步骤：

接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，其中，所述初始数据包括训练序列，所述训练序列为具有多普勒不变性的序列；

根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻；

根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子；

根据所述多普勒因子，对所述初始数据进行重采样，得到目标数据；

根据所述训练序列，确定所述目标数据对应的精同步时刻，并根据所述精同步时刻，对所述目标数据进行同步。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述训练序列包括正弦调频序列和双曲调频序列。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，具体包括：

接收发送端发送的原始数据；

基于预设的滤波器，对所述原始数据中的原始OFDM信号进行滤波，生成滤波数据；

将所述滤波数据下变频变换，生成初始数据。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻，具体包括：

计算所述训练序列与所述初始数据的相关值；

判断各个所述相关值之间的大小，并将所述相关值最大的信号点对应的时刻作为粗同步时刻。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

根据所述粗同步时刻，对所述初始数据进行提取，生成初始OFDM信号；

根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述多普勒敏感信号为单频矩阵信号；所述根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

根据所述初始OFDM信号中的单频矩阵信号，计算对应的接收频率；

根据所述接收频率和预设的发射频率，计算对应的多普勒因子。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述根据所述初始OFDM信号中的单频矩阵信号，计算对应的接收频率，具体包括：

将所述初始OFDM信号进行傅里叶变换，得到对应的频域信号；

基于抛物线拟合算法，计算所述频域信号对应的频率峰值，并将所述频率峰值作为所述初始OFDM信号对应的接收频率。

可选地，所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其中，所述根据所述接收频率和预设的发射频率，计算对应的多普勒因子，具体包括：

计算所述接收频率和所述发射频率的频率差值；

将所述频率差值作为除数，所述发射频率作为被除数进行除法运算，得到所述多普勒因子。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种智能终端，其中，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于OFDM的水声通信同步程序，所述基于OFDM的水声通信同步程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于OFDM的水声通信同步方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于OFDM的水声通信同步程序，所述基于OFDM的水声通信同步程序被处理器执行时实现如上所述的基于OFDM的水声通信同步方法的步骤。

本方案相较于以往的OFDM信号同步方法而言，采用了两次同步，首先接收来自不同路径的原始数据。由于每一个原始数据的同步头都是一致的，且与预设的训练序列相同。根据预设的训练序列，确定每一个原始数据预处理后的初始数据对应的粗同步时刻，为减少由于多普勒频偏导致的同步不准确的发生，本方案采用的训练序列为多普勒不变性序列。确定每一初始数据对应的粗同步时刻，实质上相当于对所有的初始数据进行了一次粗同步。同时，根据所述粗同步时刻，可提取所述初始数据中的初始OFDM信号，从而计算多普勒因子。然后采用多普勒因子，对初始OFDM信号进行重采样，得到目标数据。目标数据相当于已经去除多普勒频偏的信号，由于本方案重采样的对象为包含训练序列的初始数据，因此再根据所述训练信号，确定的精同步时刻要较之前确定的粗同步时刻更为精确，根据所述精同步时刻，再对各个目标数据进行同步，从而提高同步的精确率。此外，为提高确定粗同步时刻的准确性，本方案采用的训练序列包括正弦调频序列和双曲调频序列。

附图说明

图1是本发明基于OFDM的水声通信同步方法提供的较佳实施例的流程图；

图2是本发明基于OFDM的水声通信同步方法提供的较佳实施例中接收端接收到的原始数据的信号形式；

图3是本发明基于OFDM的水声通信同步方法提供的较佳实施例中发射端和接收端处理信号的流程图；

图4是本发明基于OFDM的水声通信同步方法提供的较佳实施例中接收端进行二次同步的流程图；

图5为本发明智能终端的较佳实施例的运行环境示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

OFDM系统中的同步方法按照功能可分为载波同步、位同步、群同步和网同步，本实施例主要采用的同步方式是帧同步。帧同步的目的是提取每字符或每帧的起止时刻。其又可根据是否需要辅助同步信息，分为自同步法和外同步法，自同步法不需要辅助同步信息，直接提取码元定时信息；外同步法需要额外加入包含码元定时信息的导频或训练序列，其中应用最广的为同步头法，同步头法是在传输有用信息前有一段特殊波形的信号用作同步头，以供接收端快速建立同步。本方案采用的是同步头法，以下为本发明较佳实施例所述的基于OFDM的水声通信同步方法，如图1所示，所述基于OFDM的水声通信同步方法包括以下步骤：

步骤S100，接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，其中，所述初始数据包括训练序列，所述训练序列为具有多普勒不变性的序列。

在本实施例中，应用环境为水下环境，参阅图2，发射端需要向接收端发送一组串行初始二进制数据序列。OFDM的原理是将二进制的数据流通过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由于每一个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由无线信道的多路径传播带来的时延扩展所产生的时间弥散性对系统的影响。所述发射端需要先采用OFDM调制技术，将该组数据序列经过编码映射，再经过串并变换得到数组序列，然后对该组数据序列进行离散傅里叶逆变换运算（Inverse Discrete FourierTransform，IDFT），得到一组长度为N的时序信号序列，称为初始序列。然后插入保护间隔、数模转换器转换，并进行上变频等步骤，将信号进行载波调制，得到可发射的发射OFDM信号。在所述发射OFDM信号之前，还包括用于同步的训练序列，将发射OFDM信号和训练序列一起作为发射数据进行发射。然后通过水下通信将所述发射数据发送至接收端。此外，为降低多普勒现象的影响，本实施例中，所述训练序列为具备多普勒不变性的序列。

保护间隔（Guard Interval，GI）是OFDM的关键技术，保护间隔加载每个OFDM符号前面，作为缓冲，以减少由多路径传播引起的子载波间干扰，并确保接收端能够正确无误地调节每一个子载波上的信息。保护间隔的长度一般要大于多径时延，因此引入保护间隔后的一个OFDM符号持续时间周期会变长。保护间隔的填充方式包括三种，一种是零填充，即保护间隔填充的内容为零值；第二种是PN序列，填充的内容是已知的PN序列；第三种是循环前缀（Cyclic Prefix, CP）填充，填充内容为OFDM符号末端的一部分，在接收端接收信号后进行解调时，一个完整的积分时间里包含了整数个波形，保证了子载波之间的正交性，可以减小甚至消除水声信道多径传输引起的ICI，还能降低OFDM水声通信系统对同步精度的要求。因此，为降低ICI的影响，本实施例中发送端采用的保护间隔采用的是CP填充方式。

进一步地，所述接收端接收到的原始数据会受到噪声的影响，为滤除噪声干扰，步骤S100包括：

步骤S110，接收发送端发送的原始数据。

具体地，所述接收端先进行信号检测，以判断是否有信号到达，以便后续进行同步、补偿和调解操作。可采用的检测方法有能量检测法、脉冲压缩等。以基于能量检测中的单窗口能量检测进行信号检测的描述，除单窗口能量检测外，还有双窗口能量等，不同的能量检测方法不影响本方案的实施。单窗口能量检测能够比较给定串口内信号的总能量与设定阈值的大小，从而判断是否有信号到达。接收端先将接收信号通过数字/模拟变换和滤波，取模后平方即可得到每个采样点信号的能量值，然后比较窗口长度个采样点的能量和并与设定的阈值进行比较，如果低于该阈值，则说明信号是噪声，如果高于该阈值，则说明存在待检测的信号，也就是接收到了发射端发射后，经过水下环境传输过来的原始数据。由于本实施例中，所述发射端在OFDM序号之前添加的训练序列为脉冲信号，因此可通过获取脉冲信号的压缩窄脉冲的过程来实现检测。

步骤S120，基于预设的滤波器，对所述原始数据进行滤波，生成滤波数据。

具体地，由于在水下传播过程中，信号本身必然会收到水下环境中的噪声影响，因此，本实施例中，在进行信号处理之前，需要对所述原始数据进行滤波，生成滤波后的滤波数据，滤波方法包括阈值函数、带通滤波器等。

步骤S130，将所述滤波数据下变频变换，生成初始数据。

具体地，为降低信号的载波频率得到基带信号，所述接收端将滤波后滤波数据进行下变频变换，生成初始数据。

步骤S200，根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻。

具体地，由于水下通信过程中会出现多种路径，常用的训练信号为线性调频（Linear Frequency Modulation，LFM），若所述发射端和所述接收端正处于相对移动状态时，基于多普勒效应，不同子载波的多普勒频移量可能不同，为降低此影响，本实施例用于粗同步的训练序列为具备多普勒不变性的调频信号，优选为正弦调频（SinusoidalFrequency Modulation，SFM）信号和双曲调频（Hyperbolic Frequency Modulation，HFM）信号。当所述接收端和所述发射端处于较高的相对移动速度时，采用SFM信号作为训练信号具有更好的稳定性，而中速时，HFM信号作为训练信号也具有不错的表现效果。本实施例中，以SFM为例进行实施过程的描述。SFM是一种典型的非平稳信号，具有低截获概率、多普勒不变性等性质，在所述发射端和所述接收端之间的相对高速移动时，频率也有较高的稳定性。

所述接收端和所述发射端预先搭建协议，确定两者共同且唯一的训练序列，即所述SFM序列。所述发射端在发射信号之前，如图2所示，在时域的OFDM符号的前端添加SFM信号，并增加一定的保护间隔。所述接收端得到所述初始数据后，采用互相关算法，确定所述初始数据中，与所述训练序列相关性最高的时刻，并将该时刻作为多个子载波的OFDM信号之间同步的起点，也就是粗同步时刻。

进一步地，步骤S200包括：

步骤S210，计算所述训练序列与所述初始数据的相关值。

具体地，所述接收端预先保存了一段训练序列，所述发射端在OFDM符号前加有相同的训练序列。因此，所述接收端得到所述初始数据后，以一定时长的窗口截取所述初始数据，由于所述SFM信号具有多普勒不变性，因此即便接收端和发射端存在相对高速运动，所述初始数据中的SFM的相关峰的位置和幅度是稳定的。所述接收端将截取到的初始数据与所述训练序列进行互相关运算，计算其相关函数绝对值R作为所述训练序列与所述初始OFDM信号的相关值。

进一步地，互相关算法反映的是两个函数在不同的相对位置上互相匹配的程度，进行相关运算后，可得到相关函数绝对值作为相关值。然后将所述相关值与预设的相关值阈值比较，若小于所述相关值阈值，则窗口向后滑动，继续进行相关处理。

步骤S220，判断各个所述相关值之间的大小，并将所述相关值最大的信号点对应的时刻作为粗同步时刻。

具体地，若大于等于所述相关值阈值，则在此时间段中确定粗同步时刻。先比较所述窗口对应的各个相关值之间的大小，将数值最大的相关值对应的时刻作为所述粗同步时刻。

步骤S300，根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子。

具体地，根据所述粗同步时刻，先初步提取所述初始数据中的初始OFDM信号。然后根据预设的帧结构，截取其中的多普勒敏感信号，再根据所述多普勒敏感信号当前的频率和预设的发射频率，计算在传输过程中出现的多普勒频移，从而得到所述各个路径传输过来的原始数据对应的多普勒因子。

进一步地，步骤S300包括：

步骤S310，根据所述粗同步时刻，对所述初始数据进行提取，生成初始OFDM信号。

具体地，根据所述粗同步时刻，可确定所述初始OFDM信号中的除SFM信号以外的初始OFDM序列所在位置。而由于多普勒现象，与发射OFDM信号，原始数据在时域上可能变长或变短，为提高后续精同步的精确度，在所述初始OFDM信号的粗同步时刻之后进行信息的提取的过程中，在根据所述粗同步时刻估算的提取位置基础上向前和向后多截取一段信号，多截取的信号的长度可预设，也可根据所述初始数据的长度确定。提取后的信号即为所述初始OFDM信号。

步骤S320，根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子。

具体地，在本实施例中，所述初始OFDM信号是发生频偏的信号，即便已经根据所述粗同步时刻，确定各个初始OFDM信号可能的起始位置，从而进行粗同步，但每一个初始OFDM信号之间存在频偏，也无法进行准确的同步，因此，所述发射端在OFDM符号的时域上插入多普勒敏感信号，然后根据所述多普勒敏感信号在传输过程中的频偏，确定各个初始OFDM信号对应的多普勒因子。多普勒敏感信号的插入方式由于不是在前方或后方插入，其频率是在OFDM频带内，本质上相当于在时域和频域叠加了多普勒敏感信号，因此其频率更为稳定，在传输过程中不易丢失。

进一步地，所述多普勒敏感信号包括单频矩阵信号，单频矩形脉冲（ContinuousWave，CW）信号的频谱近似为sinc函数，且频谱主瓣较高，如果信号持续时间足够长，信噪比高，对其做频谱分析，可以获得较高的频率分辨率，获得较准确的相对多普勒频移值。因此参阅图3的信号形式，在本实施例中，插入的多普勒敏感信号为CW信号。步骤S320包括：

步骤S321，根据所述初始OFDM信号中的单频矩阵信号，计算对应的接收频率。

具体地，由于所述CW信号具备易受多普勒影响，因此发射OFDM信号与所述初始OFDM信号之间的频率存在较大差异，根据两者之间的差异，可估计所述初始OFDM信号整体发生的多普勒频移。

进一步地，步骤S321包括：

步骤S3211，将所述初始OFDM信号进行傅里叶变换，得到对应的频域信号。

具体地，由于本实施例中的CW信号的插入相当于在OFDM符号的时域和频率上进行叠加，在不确定OFDM符号对应的数值之前，很难在时域上将所述CW信号进行提取，因此，本实施例中，先将所述初始OFDM信号进行傅里叶变换，从而将其从时域转为频率，得到对应的频域信号。

步骤S3212，基于抛物线拟合算法，计算所述频域信号对应的频率峰值，并将所述频率峰值作为所述初始OFDM信号对应的接收频率。

具体地，由于CW信号的频谱具有中间高，两边低的特点，其峰值对应的频率为CW信号的频率。故采用抛物线拟合算法，设置拟合方程为一元二次方程，然后选取在所述频域信号的峰上选取三个点，这三个点对应的横坐标为自变量，纵坐标为因变量，对所述一元二次方程进行求解，得到一个拟合函数，根据所述拟合函数，该函数的横坐标为频率，纵坐标为幅度，计算该函数的频率峰值，并将所述频率峰值作为所述初始OFDM信号对应的接收频率

。

步骤S322，根据所述接收频率和预设的发射频率，计算对应的多普勒因子。

具体地，根据所述接收频率和所述发射频率，可确定所述发射OFDM信号在传输过程中发生的频偏值，从而计算对应的多普勒因子。

进一步地，参阅图4，步骤S322包括：

步骤S3221，计算所述接收频率和所述发射频率的频率差值。

具体地，所述接收端和所述发送端预先约定传输的CW信号的发射频率，例如为

，然后计算接收频率

与发射频率

的频率差值

。

步骤S3222，将所述频率差值作为除数，所述发射频率作为被除数进行除法运算，得到所述多普勒因子。

具体地，然后将所述频率差值作为除数，所述发射频率作为被除数进行除法运算，得到所述多普勒因子

。

步骤S400，根据所述多普勒因子，对所述初始数据进行重采样，得到目标数据。

具体地，根据公式可知，所述多普勒因子表述的是频移与原本频率的比值。当未发生频移时，采样频率应当与所述发射OFDM信号的频率一致，即

，其中

为所述发射OFDM信号的时域函数，

为所述初始OFDM信号的时域函数，t是指时间，也就是时域函数的自变量。然而由于多普勒效应发生频偏，因此

。因此，根据所述多普勒因子，对所述初始数据进行重采样，可得到与发射数据一致的目标数据。值得注意的是，本实施例所针对的重采样对象并非粗同步后的初始OFDM信号，而是包含SFM信号和初始 OFDM信号的初始数据，而现有技术中仅对所述初始OFDM信号进行重采样，因此同步后的信号仍会有一定的多普勒影响残留。因此本实施例能够完全消除多普勒现象对所述发射数据产生的频偏，提高同步的精确度。

步骤S400，根据所述训练序列，确定所述目标数据对应的精同步时刻，并根据所述精同步时刻，对所述目标数据进行同步。

具体地，经过上述步骤后，可得到粗同步后的OFDM信号后，所述接收端再根据预先保存的SFM序列，计算所述目标数据中与所述SFM信号相关性，并将相关性数值最大的时刻作为精同步时刻。根据所述精同步时刻，调整各个所述目标数据的起始时刻，从而实现对所述目标数据的同步。

然后对执行二次同步后的OFDM信号进行OFDM符号的提取，并进行下一步解调、解映射处理。所述解调和所述解映射处理与所述发射端生成初始序列的过程相反。本实施例中，发射端进行IDFT和接收端进行的离散傅里叶变换运算可采用快速傅里叶变换算法实现快速调制和解调，减少计算量，降低计算的复杂度。

进一步地，如图5所示，基于上述基于OFDM的水声通信同步方法，本发明还相应提供了一种智能终端，所述智能终端包括处理器10、存储器20及显示器30。图5仅示出了智能终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。

所述存储器20在一些实施例中可以是所述智能终端的内部存储单元，例如智能终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述智能终端的外部存储设备，例如所述智能终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述智能终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述智能终端的应用软件及各类数据，例如所述安装智能终端的程序代码等。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有基于OFDM的水声通信同步程序40，该基于OFDM的水声通信同步程序40可被处理器10所执行，从而实现本申请中基于OFDM的水声通信同步方法。

所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器（Central Processing Unit,CPU），微处理器或其他数据处理芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述基于OFDM的水声通信同步方法等。

所述显示器30在一些实施例中可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）触摸器等。所述显示器30用于显示在所述智能终端的信息以及用于显示可视化的用户界面。所述智能终端的部件10-30通过系统总线相互通信。

在一个实施例中，当处理器10执行所述存储器20中基于OFDM的水声通信同步程序40时实现以下步骤：

根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻；

其中，所述训练序列包括正弦调频序列和双曲调频序列。

其中，所述接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，具体包括：

接收发送端发送的原始数据；

将所述滤波数据下变频变换，生成初始数据。

其中，所述根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻，具体包括：

计算所述训练序列与所述初始数据的相关值；

其中，所述根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

其中，所述多普勒敏感信号为单频矩阵信号；所述根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

其中，所述根据所述初始OFDM信号中的单频矩阵信号，计算对应的接收频率，具体包括：

将所述初始OFDM信号进行傅里叶变换，得到对应的频域信号；

其中，所述根据所述接收频率和预设的发射频率，计算对应的多普勒因子，具体包括：

计算所述接收频率和所述发射频率的频率差值；

本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有基于OFDM的水声通信同步程序，所述基于OFDM的水声通信同步程序被处理器执行时实现如上所述的基于OFDM的水声通信同步方法的步骤。

当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述基于OFDM的水声通信同步方法包括：

接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，其中，所述初始数据包括训练序列，所述训练序列为具有多普勒不变性的序列，所述训练序列包括正弦调频调频序列和双曲调频信号；

根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻；

所述根据所述粗同步时刻，提取所述初始数据中的初始OFDM信号，并根据所述初始OFDM信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子，其中，所述多普勒敏感信号包括单频矩阵信号，所述单频矩阵信号位于所述OFDM信号的频带内，计算所述多普勒因子的方式为抛物线法；

根据所述训练序列，确定所述目标数据对应的精同步时刻，并根据所述精同步时刻，对所述目标数据进行同步；

对同步后的目标数据进行调解、解映射处理。

2.根据权利要求1所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述接收发送端发送的原始数据，并对所述原始数据进行预处理，得到初始数据，具体包括：

接收发送端发送的原始数据；

将所述滤波数据下变频变换，生成初始OFDM信号。

3.根据权利要求1所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述根据所述训练序列，确定所述初始数据对应的粗同步时刻，具体包括：

计算所述训练序列与所述初始数据的相关值；

4.根据权利要求1所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述根据所述初始OFDM信号中的多普勒敏感信号，计算对应的多普勒因子，具体包括：

5.根据权利要求4所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述根据所述初始OFDM信号中的单频矩阵信号，计算对应的接收频率，具体包括：

将所述初始OFDM信号进行傅里叶变换，得到对应的频域信号；

6.根据权利要求4所述的基于OFDM的水声通信同步方法，其特征在于，所述根据所述接收频率和预设的发射频率，计算对应的多普勒因子，具体包括：

计算所述接收频率和所述发射频率的频率差值；

7.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于OFDM的水声通信同步程序，所述基于OFDM的水声通信同步程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于OFDM的水声通信同步方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有基于OFDM的水声通信同步程序，所述基于OFDM的水声通信同步程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的基于OFDM的水声通信同步方法的步骤。