一种基于LFM的组合多普勒估计方法.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CN112118201A(43)申请公布日2020.12.22(21)申请号202010958773.6(22)申请日2018.01.11(62)分案原申请数据201810025927.92018.01.11(71)申请人福建星海通信科技有限公司地址350000福建省福州市马尾区星达路16号(72)发明人张晶骋黄奇家(74)专利代理机构福州市博深专利事务所(普通合伙)35214代理人董晗(51)Int.Cl.H04L27/26(2006.01)H04L27/00(2006.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于LFM的组合多普勒估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于LFM的组合多普勒估计方法，包括以下步骤：S1、通过添加一个LFM+CW信号的起始帧进行载波捕获和粗同步；S2、通过测定LFM信号的峰值偏移进行细同步。所述步骤S1包括以下步骤：在通过匹配滤波得到的LFM脉冲压缩峰值识别到第一个LFM信号后，单载波通过COSTAS环实现捕获和粗同步，得到一个初始的多普勒估计结果，并对采样率进行第一次调整。与现有技术相比，本发明方法具有估计结果准确可靠、运算量少、实现简单、实时性强且易于实现等优点。CN112118201ACN112118201A权利要求书1/1页1.一种基于LFM的组合多普勒估计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、通过添加一个LFM+CW信号的起始帧进行载波捕获和粗同步；其中，一帧长度为120ms，帧的格式为：LFM处于帧头位置，长度为30ms，带宽为3kHz，初始频率为6kHz，起始帧为同步帧，一帧中除LFM外的90ms为6kHz单载波；S2、通过测定LFM信号的峰值偏移进行细同步；其中，所述步骤S1包括以下步骤：在通过匹配滤波得到的LFM脉冲压缩峰值识别到第一个LFM信号后，单载波通过COSTAS环实现捕获和粗同步，得到一个初始的多普勒估计结果，并根据所述多普勒估计结果对采样率进行第一次调整；其中，所述LFM脉冲压缩峰值通过匹配滤波器将相位谱校正为频率的一次函数后，再对其进行傅立叶逆变换得到。2.根据权利要求1所述的基于LFM的组合多普勒估计方法，其特征在于：所述步骤S2的具体操作如下：通过联合判断峰值位置的偏移和左右两个采样点的差值的变化，实现峰值的模糊估计，并依据峰值的模糊估计进行采样率调整，完成对多普勒频移的校正。3.根据权利要求2所述的基于LFM的组合多普勒估计方法，其特征在于：当峰值偏移超过一个采样点时，所述步骤S2中的采样率调整包括以下步骤：S21、根据峰值位置对多普勒频移校正；S22、根据采样点的左右差值对采样率进行调整；其中，所述步骤S21根据峰值位置对多普勒频移校正具体操作为：假设一帧的时间长度固定为T，原始采样率为Fs，经过采样后的总采样点数为N，当峰值提前或延后n个采样点时，将采样率调整为4.根据权利要求3所述的基于LFM的组合多普勒估计方法，其特征在于：所述步骤S22还包括通过拟合多普勒因子和左右差值的曲线，实现对采样率的调整。5.根据权利要求1所述的基于LFM的组合多普勒估计方法，其特征在于：当峰值偏移少于一个采样点时，根据左右差值对采样率进行调整，所述步骤S2中的采样率调整过程如下：通过拟合多普勒因子和左右差值的曲线，实现对采样率的调整。2CN112118201A说明书1/4页一种基于LFM的组合多普勒估计方法[0001]本案是以申请号为201810025927.9，申请日为2018年01月11日，名称为《一种适用于水声通信系统的组合多普勒估计方法》的专利申请为母案的分案申请。技术领域[0002]本发明涉及水声通信技术领域，具体涉及一种基于LFM的组合多普勒估计方法。背景技术[0003]随着海洋开发活动的频繁，水声通信系统不仅在军事领域有着极大的应用价值，其在民用领域的应用价值也越来越突出。如海洋水质监测、海洋灾害预警、资源勘探等。基于多输入多输出的正交频分复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)的水声通信系统，因具有数据传输速率高和可靠性高等优点成为了水下通信领域的重要开发方向。然而，OFDM对频率准确性的要求比较高，当存在频偏时，子载波的正交性受到破坏，会导致子载波间互相干扰，若频偏较大，则严重影响系统的性能。在水声信道中，多径传输造成的频率选择性衰落和多普勒效应引起的频移是影响水声通信系统速率和数据传输可靠性的主要因素。由于线性调频(linearfrequencymodulation，LFM)信号在受到频偏影响时会产生脉冲压缩后波形的形变，因此，通过判断前后两帧产生波形的区别可以初步分