一种水声OFDM载波间干扰的频域抑制方法与系统.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CN113098815A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110247293.3(22)申请日2021.03.05(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人李渝舟邱吉慧王志战(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人祝丹晴(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04L25/03(2006.01)H04B13/02(2006.01)H04B11/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种水声OFDM载波间干扰的频域抑制方法与系统(57)摘要本发明公开了一种水声OFDM载波间干扰的频域抑制方法与系统，包括：S1、基于最小均方误差原则构建ICI频域抑制目标优化模型，根据前导码中的导频信号，通过最小化ICI频域抑制目标优化模型的目标函数，估计当前数据帧的最佳基准频偏；S2、将接收信号以当前数据帧的最佳基准频偏的分数倍的频率间隔进行若干次频谱搬移后，对频谱搬移后的信号分别进行相同点数的FFT运算，得到各子载波处的多路FFT信号；S3、将产生的多路FFT信号逐子载波地进行加权组合，得到载波间干扰频域抑制后的信号；本发明将最佳基准频偏的选取转化为多变量联合优化问题，实现了多变量联合优化，从而最大程度地提升ICI频域抑制精度，在中高多普勒因子的情况下，系统检测性能有显著的提升。CN113098815ACN113098815A权利要求书1/3页1.一种水声OFDM系统中载波间干扰的频域抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基于最小均方误差原则构建ICI频域抑制目标优化模型，并根据前导码中的导频信号，通过最小化所述ICI频域抑制目标优化模型的目标函数，估计当前数据帧的最佳基准频偏；S2、将接收信号以预设频率间隔进行若干次频谱搬移后，对频谱搬移后的信号分别进行相同点数的FFT运算，得到各子载波处的多路FFT信号；其中，预设频率间隔为所述当前数据帧的最佳基准频偏的分数倍；S3、将所述多路FFT信号逐子载波地进行加权组合，得到载波间干扰频域抑制后的信号。2.根据权利要求1所述的水声OFDM系统中载波间干扰的频域抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中包括：S11、基于最小均方误差原则构建ICI频域抑制目标优化模型；S12、将前导码中的导频信号分为并行的A、B两路信号；A路信号为前导码中的导频信号，B路信号为导频信号与采样时刻的乘积；S13、初始化当前基准频偏和导频信号对应子载波处的权重值；S14、将A、B两路信号分别以当前基准频偏的分数倍预设的频率间隔进行若干次频谱搬移，并分别对频谱搬移后的信号进行相同点数的FFT运算，得到多路FFT信号；S15、将A路信号所对应的多路FFT信号加权组合后得到A路导频上的已解调信号；将B路信号所对应的多路FFT信号构成矢量，经由一组哈达玛积运算后进行加权组合，得到B路导频的已解调信号；S16、基于A路导频上的已解调信号，计算ICI频域抑制目标优化模型的目标值，并判断相邻两次的目标值的比值是否小于预设阈值，若是，则转至步骤S17；否则，操作结束，当前基准频偏即为当前数据帧的最佳基准频偏；S17、基于A路导频上的已解调信号和B路导频的已解调信号更新当前基准频偏和权重值，转至步骤S14；其中，所述ICI频域抑制目标优化模型的目标函数为：其中，fe为当前基准频偏；为第p个导频信号子载波处的权重值；bk为原始数据符号；KP＝{k1，...，kP‑1，kP}；kp为前导码中的第p个导频信号所对应的子载波下标；p＝1，2，...，P；P为导频信号的个数；为A路第p个导频上的已解调信号；为A路第p个导频信号所对应的各路FFT信号构成的列向量。3.根据权利要求2所述的水声OFDM系统中载波间干扰的频域抑制方法，其特征在于，所述步骤S13中，将A、B两路信号分别以频率间隔频率间隔进行2I次频谱搬移，各得到(2I+1)路信号；其中，A路信号为v(t)，B路信号为tv(t)；A路信号所对应的频谱搬移后的信号为2CN113098815A权利要求书2/3页B路信号所对应的频谱搬移后的信号为I为正整数。4.根据权利要求3所述的水声OFDM系统中载波间干扰的频域抑制方法，其特征在于，A路第p个导频信号所对应的第i路FFT信号为：vi(t)为A路信号所对应的频谱搬移后的信号，Δf为子载波间隔。5.根据权利要求3所述的水声OFDM系统中载波间干扰的频域抑制方法，其特征在于，B路第p个导频上的已解调信号为：其中，为B路第p个导频信号所对应的各路FFT信号构成的列向量；β＝[‑I，...，‑1，0，1，...，I]T；表示哈达玛积运算；B路第p个导