浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM-MFSK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CN114143156A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111328672.1(22)申请日2021.11.10(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)发明人孟钰婷武鲁鲁王彬黄焱唐强王海旺李鑫宇裴喜龙郭艺(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.H04L27/26(2006.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM-MFSK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，特别涉及一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法及系统，建立OFDM‑MFSK信号接收模型，并对接收信号进行脉冲噪声自适应限幅预处理；通过参数估计来获取有用符号持续时间和子载波数，并通过符号定时同步与偏差估计和小数倍载波频偏偏差FFO估计获取补偿后的信号；利用FFT解调获得符号的自相关矩阵,并利用虚拟子载波特征获取整数倍载波频偏估计；对解调后信号进行循环移位补偿，通过统计信号幅度来获取子载波调制阶数，并依据阶数分组及按组择大判决结果来获取OFDM‑MFSK信号原始信息。本发明能够较好地实现在未知先验条件下水声OFDM‑MFSK信号的盲解调，在实际浅海水声多径和脉冲噪声环境下具有较高可行性。CN114143156ACN114143156A权利要求书1/2页1.一种浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK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OFDM‑MFSK信号接收模型，并对接收信号进行脉冲噪声自适应限幅预处理，获取抑制脉冲噪声后的处理信号；对处理信号进行参数估计来获取有用符号持续时间和子载波数，并通过符号定时同步与偏差估计和小数倍载波频偏偏差FFO估计获取补偿后的信号；针对补偿后的信号，通过FFT解调获得符号的自相关矩阵,并利用虚拟子载波特征获取整数倍载波频偏估计；对FFT解调后的信号进行循环移位补偿，通过统计信号幅度来获取子载波调制阶数，并依据阶数分组及按组择大判决结果来获取OFDM‑MFSK信号原始信息。2.根据权利要求1所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法，其特征在于，OFDM‑MFSK信号接收模型表示为：其中，n为采样时刻，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，w(n)表示海洋环境噪声，s(n)为发送的OFDM‑MFSK已调信号。3.根据权利要求1或2所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK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，并利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所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法，其特征在于，接收信号脉冲噪声自适应限幅预处理中，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，并利用公式实现脉冲噪声自适应抑制处理，其中，y(n)表示接收信号，y′T(n)为抑制脉冲噪声后的处理信号，th＝median(yabs)，yabs＝[y(0)|,|y(1)|,…,|y(N‑1)|]，median表示中值函数，N为子载波总数。5.根据权利要求1所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法，其特征在于，针对处理信号的参数估计中，任意选取一段包含若干个OFDM‑MFSK符号的信号，根据OFDM‑MFSK符号的持续时间T设置窗长，利用双滑动窗在时间轴上逐采样点滑动计算双窗内信号数据相关性，依据两个滑动窗之间时延相关峰的峰值位置获取有用符号长度，并依据循环自相关函数谱峰搜索获取相邻谱峰间隔对应的频率值来估计单个OFDM‑MFSK符号的持续时间，通过FFT变换及谱峰个数搜索得到OFDM‑MFSK信号的子载波数。6.根据权利要求1所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法，其特征在于，依据有用符号持续时间和循环前缀长度来设置相关窗长及距离，通过滑动遍历搜索及相关性进行符号定时同步与偏差估计；并利用循环前缀与OFDM‑MFSK符号的相关性进行小数倍载波频偏偏差FFO估计。7.根据权利要求1所述的浅海脉冲噪声和稀疏多途信道下OFDM‑MFSK信号盲解调方法，其特征在于，通过FFT解调获得符号的自相关矩阵表示为R＝E(CCH)，其中，C表示FFT解调后N行Ns列的数据块，N为子载波总数，Ns为OFDM‑MFSK符