MIMO‑OFDM水声通信系统多普勒扩展估计方法.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CN106100692A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610754653.8(22)申请日2016.08.29(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号(72)发明人李春国宋康张行曹冰昊杨绿溪(74)专利代理机构江苏永衡昭辉律师事务所32250代理人王斌(51)Int.Cl.H04B1/69(2011.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称MIMO-OFDM水声通信系统多普勒扩展估计方法(57)摘要本发明公开了一种适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，在发射端发送两段重复的训练序列，接收端采用多个并行相关器对接收信号进行延时自相关运算。根据最大输出结果的相关器的窗口长度进行多普勒扩展因子估计。本发明提供的一种适用于该方案的训练序列结构，可以充分利用MIMO技术带来的分集增益，与传统的基于线性调频信号估计多普勒扩展因子的方法相比，可显著提高多普勒扩展因子估计精度。CN106100692ACN106100692A权利要求书1/2页1.一种适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：在信道带宽受限、多径干扰严重的水声通信系统中引入MIMO-OFDM技术，采用OFDM符号作为该系统的训练序列，所述方法包括如下步骤：1)在发送数据帧前插入两段重复的训练序列，不同的发射天线上采用不等长度的循环移位，以防止波束成形效应；2)信号经过时变多径时延信道；3)接收端采用多个并行相关器对接收信号进行延时自相关运算；4)根据最大输出结果的相关器的窗口长度进行多普勒扩展因子估计。2.根据权利要求1所述的适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：所述步骤1)中，数据帧前插入的训练序列采用的是IEEE802.11n协议中40MHz混合模式前导码的HT-LTF部分经逆傅里叶变换而得到的两段相同的OFDM符号。3.根据权利要求1所述的适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：所述步骤1)中，不同的发射天线上采用不等长度的循环移位的方法是：对一个码元周期内的OFDM码元当0≤t≤T+Tcs时，用取代而当T+Tcs≤t≤T时，用取代其中，T为一个OFDM符号持续时间，Tcs是循环移位的长度。4.根据权利要求1所述适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：所述步骤2)中，时变多径时延信道是：冲激响应函数表示为：其中，下标p表示多径数，Ap(t)是路径增益，τp(t)是路径时延，假定所有路径的多普勒扩展因子相同，路径时延τp(t)，路径增益Ap(t)在一帧符号持续时间内保持不变，记为τp,Ap。5.根据权利要求1所述适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：所述步骤3)中，接收端采用多个并行相关器对接收信号进行延时自相关运算的方法是：其中j代表第j根接收天线，Kl表示相关器的窗口长度，y表示接收信号,n表示第n个采样点；能量函数P为：6.根据权利要求1所述适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其特征在于：所述步骤4)中，最大输出结果的判定方法是：Nr为接收天线数，Mn为相关器输出结果，选取其中的最大值，记为Mmax，Pj(n)为能量函数。7.根据权利要求1所述适用于MIMO-OFDM移动水声通信系统的多普勒扩展估计方法，其2CN106100692A权利要求书2/2页特征在于：所述步骤4)中，进行多普勒扩展因子估计的方法是：取输出最大判决变量的窗口长度值计算出多普勒扩展因子为：其中，KF为发送训练序列的实际长度，为多普勒扩展因子的估计值。3CN106100692A说明书1/5页MIMO-OFDM水声通信系统多普勒扩展估计方法技术领域[0001]本发明涉及水声通信领域，尤其涉及一种MIMO-OFDM移动水声通信系统中多普勒扩展估计方法。背景技术[0002]带宽和频谱利用率是影响通信系统信息传输速率的两个关键因素，MIMO技术能够通过多根天线同时发射和接收信号而显著提高频谱利用率，因而在带宽受限的水声通信系统中得到了广泛的关注和研究，在单载波传输和OFDM多载波传输中都引入了MIMO技术。[0003]在数字通信中，尤其是在OFDM系统中，收发端的频率同步是一个比较关键的问题,频偏估计的准确度会影响到接收端对信号的解调译码等的过程。由于OFDM信号是调制在多个正交子载波上的信号和的形式，子载波信号的叠加会使得OFDM信号包络起伏不定，并且不可避免地出现许多较高的峰值，由此带来较大的峰值功率与平均功率比(P