浅海水声MPSK信号盲解调方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114338308A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111327281.8H04B11/00(2006.01)(22)申请日2021.11.10H04B13/02(2006.01)(71)申请人中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地址450000河南省郑州市高新区科学大道62号(72)发明人王彬武鲁鲁李勇斌黄焱唐强王海旺裴喜龙孙明磊孟钰婷(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111代理人周艳巧(51)Int.Cl.H04L25/03(2006.01)H04L27/22(2006.01)权利要求书2页说明书13页附图4页(54)发明名称浅海水声MPSK信号盲解调方法及系统(57)摘要本发明属于水声通信信号盲处理技术领域，特别涉及一种浅海水声MPSK信号盲解调方法及系统，依据多径传输和海洋环境噪声对通信影响，建立MPSK接收信号模型，并对接收信号进行预处理，获取匹配滤波后的处理信号；对处理信号定时同步，获取固定的每符号两个采样点的两倍过采信号；利用l0‑范数对均衡器抽头系数进行稀疏性约束来构造盲均衡器代价函数，将两倍过采信号输入盲均衡器进行盲均衡和补偿，获取盲均衡处理后的基带信号；针对盲均衡处理后的基带信号，通过M次方变换得到去调制后单频信号，进而通过其幅度谱谱峰来获取频偏和相偏估计，恢复MPSK信号原始信息。本发明可提升浅海复杂水声环境中MPSK信号的盲解调性能和实用性，具有较好误码率和调参鲁棒性。CN114338308ACN114338308A权利要求书1/2页1.一种浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，包含如下内容：依据多径传输和海洋环境噪声对通信影响，建立MPSK接收信号模型，并对接收信号进行预处理，获取匹配滤波后的处理信号；对处理信号进行定时同步，获取固定的每符号两个采样点的两倍过采信号；利用l0‑范数对均衡器抽头系数进行稀疏性约束来构造盲均衡器代价函数，将两倍过采信号输入盲均衡器中进行盲均衡和补偿，获取盲均衡处理后的基带信号；针对盲均衡处理后的基带信号，通过M次方变换得到去调制后的单频信号，进而通过其幅度谱谱峰来获取频偏和相偏估计，恢复MPSK信号的原始信息。2.根据权利要求1所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，MPSK接收信号模型表示为：其中，n表示采样时刻，y(n)表示接收信号，h′(n)表示水声信道冲激响应，符号表示卷积运算，u(n)表示海洋环境噪声，s(n)为发送的MPSK已调信号。3.根据权利要求1或2所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，采用标准Alpha稳定分布对海洋环境噪声进行建模，并采用混合信噪比来衡量发送信号与海洋环境噪声的功率关系。4.根据权利要求1或2所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，接收信号预处理至少包含：首先，通过设定自适应门限，将大于门限的信号采样值作为脉冲干扰，并乘以自适应衰减因子，以实现脉冲噪声自适应抑制处理；然后，利用基于Welch谱的频率居中对载频进行粗估计，并通过下变频获取符号速率估计，以获取用于对信号进行匹配滤波处理的匹配滤波器。5.根据权利要求1所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，对处理信号进行定时同步中，采用滑动DFT迭代实现对处理信号进行逐采样点定时相位估计；并根据定时估计器插值控制算法获得每半个符号周期的基点和小数延迟，且每符号周期利用定时相位估计误差进行调整，得到用于作为盲均衡器输入的两倍过采信号。6.根据权利要求5所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，滑动DFT迭代过2程表示为：其中，ra(n)＝|r(n)|，r(n)表示处理信号，为符号速率估计值，n表示采样时刻，L0为符号个数，p为过采倍数，fs为采样频率，Y0＝Y(kB)，Y(kB)表示ra(n)前L0p个点的FFT变换序列。7.根据权利要求6所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，根据定时估计器插值控制算法获得每半个符号周期的基点mi和小数延迟μi过程表示为：其中，表示向下取整运算，为符号周期估计值，Ts＝1/fs为采样周期，SAW(·)表示周期为1的锯齿波函数，，l为用来控制定时误差调整时刻的参数，为定时相位估计。8.根据权利要求1所述的浅海水声MPSK信号盲解调方法，其特征在于，均衡器抽头系数稀疏性约束表示为：盲均衡器代价函数表示为：2CN114338308A权利要求书2/2页其中，w(n)表示当前时刻H‑1*抽头系数，下一时刻抽头系数w(n+1)＝w(n)+μP(n)[X(n)P(n)+δIL]e(n)‑ρv(n)，γ为l0‑范数惩罚项的权重系数，d(n)表示期望信号向量，表示定时同步后的两倍过采信号