一種選擇最佳導頻序列抑制水聲OFDM信號峰平比的方法技術

本發明專利技術涉及一種選擇最佳導頻序列抑制水聲OFDM信號峰平比的方法，其方法為：在發射端，(1)將信息序列經過QPSK映射和串并變換后，裝載到信息子載波上；(2)通過組合Gold序列建立導頻序列集合，將集合中的導頻序列分別裝載到導頻子載波上，然后進行OFDM調制，選擇峰平比最小的發射信號；在接收端，通過相關運算，在導頻序列集中挑選出與接收導頻序列相關性最大的本地導頻序列，然后依次進行信道均衡，OFDM解調，QPSK逆映射，最后恢復信息；本發明專利技術在降低峰平比的同時，消除邊帶信息，保證解碼正確性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于水聲通信
，尤其設及一種選擇最佳導頻序列抑制水聲OFDM 信號峰平比的方法。
技術介紹
隨著海洋科學和海洋開發的發展，水聲通信技術的研究越來越受到重視，其中水 聲(FDM通信技術已經成為研究熱點。 高速水聲通信是水聲通信發展的重要方向之一，制約水聲通信速率的一個重要因 素是水聲信道帶寬的限制。0抑M通信體制將信息調制在時域相互正交的子載波上，由于正 交性，盡管運些子載波在頻域相互混疊，但在接收端仍能被分離出來，同時各子載波采用頻 譜效率高的QAM和MPSK調制方式，進一步提高了OFDM系統的頻譜效率。因而較其他常用 的水聲通信體制（例如MFSK，DSS巧而言，OFDM具有更好的頻譜利用率，同時OFDM把一個 寬帶頻率選擇性信道劃分成多個窄帶平坦衰落信道，從而"先天"具有很強的抗多徑衰落和 抗脈沖干擾能力，因此非常適合應用于高速水聲通信。 但是OFDM通信技術也有其自身的技術缺陷，傳統的OFDM技術存在峰值功率與平 均功率比值（峰平比）較大的缺陷。運導致在實際系統實現過程中，對發射機端的功率放 大器的線性要求高。如果放大器的動態范圍不能滿足信號的變化，則會對信號帶來崎變，使 疊加的信號頻譜發生變化，從而使各個子載波信號之間的正交性遭到破壞，產生互相干擾， 使系統性能惡化。 陽0化]降低(FDM信號峰平比的方法有很多：1、限幅類技術，主要包括限幅法和壓擴法， 運類方法可W較大幅度的降低峰平比，但是由于對原始信號產生了非線性變換，破壞了子 載波之間的正交性，所W對解碼的正確性產生影響。2、概率類技術，主要包括選擇性映射法 (SLM)和部分傳輸序列法（PTS)，運類方法對解碼正確性沒有影響，但是會產生額外的邊帶 信息，減少頻譜利用率。3、編碼類技術，主要構造互補Golay序列，化wman序列等，運類技 術可W較大幅度地降低峰平比，但是是W增加編碼冗余度，減少頻譜利用率為代價。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種選擇最佳導頻序列抑制 水聲(FDM信號峰平比的方法；通過組合Gold序列建立導頻序列集合，然后捜索選擇最佳導 頻序列，進而產生峰平比低的0抑M信號；運種方法利用Gold序列良好的自相關性和互相關 性，在有效降低峰平比的同時，消除邊帶信息，保證解碼正確性，提高頻譜利用率。 本專利技術的目的是通過如下技術方案來完成的，包括如下步驟： 陽00引在發射端， 1)、將源信息進行QPSK映射和串并變換； 。、將第1步的輸出信息裝載在預設的信息子載波上； 3)、生成N條Gold序列g。= ，利用gn產生導頻序列集合{mk= 邑p+j*邑q}，其中P= 0, 1，2, ...N-l，q= 0, 1，2, ...N-l，k=NXp+q且k= 0, 1，2, ...NZ-I,3 = ^ , 4)、根據計算量要求，選取導頻序列集合的一個子集，將子集中的序列逐條裝載在 預設的導頻子載波上，然后聯合信息子載波進行CFDM調制，計算信號的峰平比，選擇峰平 比最小的信號；[001引 5)、將步驟（4)中選擇的峰平比最小的信號經過載波調制，D/A轉化和功率放大W后發射到水中； 在接收端，[001引1)、將接收到的水聲(FDM信號，經過A/D轉化，載波解調得到數字基帶信號； 2)、基帶信號經過傅里葉變換W后，得到頻域信號，從導頻子載波上提取接收信號 的導頻序列，與本地導頻序列子集合中的序列逐條進行相關運算，選擇相關性最高的本地 導頻序列； 3)、利用得到的本地導頻序列和接收導頻序列進行信道均衡，然后依次進行OFDM 解調，QPSK逆映射，最后得到所傳輸的信息。 作為優選，所述的選擇峰平比最小的信號的具體步驟為：(a)初始化變量：對峰平 比變量papr賦初值papr。，對導頻序列m的索引k賦初值為0 ;化）將導頻序列IIik裝載在導 頻子載波上；（C)將化）步驟的結果聯合信息子載波進行OFDM調制；（d)計算得到當前信 號的峰平比paptk; (6)比較P曰Pr。和paptk,如果前者大于后者，貝先記錄并標定當前信號為 峰平比最小信號，然后用papr,代替papr。，再令k加1，最后進入下一步驟，如果后者大于前 者，令k加1，然后直接進入下一步驟；（f)判斷是否遍歷導頻序列子集合，如果是，則進行下 一步處理，如果否，貝峭巧專至化），循環處理。 本專利技術的有益效果為： 1、本專利技術由于并沒有對信號進行非線性變換，所W不會產生帶內和帶外失真； 2、本專利技術用組合Gold序列作為導頻序列，在接收端利用Gold序列良好的自相關 和互相關性，通過相關匹配來得到導頻序列，從而避免了邊帶信息的傳輸，提高了頻譜利用 率. 3、本專利技術對OFDM信號的導頻序列進行復用，在不影響其原來信道估計的前提下， 增加了降低峰平比的功能。【附圖說明】 圖1是本專利技術的子載波分配圖。 圖2是本專利技術的所提方法的OFDM系統框圖。圖3是本專利技術的捜索最佳導頻序列的流程圖。 圖4是本專利技術的峰平比互補累計分布函數比較圖。圖5是本專利技術的OFDM解碼星座圖。【具體實施方式】本實施例中水聲OFDM信號帶寬為16KHZ，采樣率196KHZ，子載波數量W為512個， 如圖I預先將512個子載波分配成L個信息子載波和J個導頻子載波，I個導頻子載波后跟 3個信息子載波，W此重復。本實施例中，L= 384,J=128。發射端的框圖如圖2所示，在 發射端， (1)將源信息進行QPSK映射和串并變換；變換后每個OFDM符號所傳輸的信息表 示為X=抗，Xi,…，、1]，其中L為信息子載波個數，本實施中信息子載波為384個。 W31] 似將第1步的輸出信息裝載在預設的信息子載波上，可表示為X' = [0,X。，Xi,X2, 0,X3,X4,Xs,…，0當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種選擇最佳導頻序列抑制水聲OFDM信號峰平比的方法，其特征在于：包括如下步驟：在發射端，1)、將源信息進行QPSK映射和串并變換；2)、將第1步的輸出信息裝載在預設的信息子載波上；3)、生成N條Gold序列gn＝[g0,g1,…,gN?1]，利用gn產生導頻序列集合{mk＝gp+j*gq}，其中p＝0,1,2,…N?1，q＝0,1,2,…N?1，k＝N×p+q且k＝0,1,2,…N2?1，4)、根據計算量要求，選取導頻序列集合的一個子集，將子集中的序列逐條裝載在預設的導頻子載波上，然后聯合信息子載波進行OFDM調制，計算信號的峰平比，選擇峰平比最小的信號；5)、將步驟(4)中選擇的峰平比最小的信號經過載波調制，D/A轉化和功率放大以后發射到水中；在接收端，1)、將接收到的水聲OFDM信號，經過A/D轉化，載波解調得到數字基帶信號；2)、基帶信號經過傅里葉變換以后，得到頻域信號，從導頻子載波上提取接收信號的導頻序列，與本地導頻序列子集合中的序列逐條進行相關運算，選擇相關性最高的本地導頻序列；3)、利用得到的本地導頻序列和接收導頻序列進行信道均衡，然后依次進行OFDM解調，QPSK逆映射，最后得到所傳輸的信息。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝哲，張宏滔，岳志杰，楊玉春，熊省軍，朱小輝，王忠康，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七一五研究所，
類型：發明
國別省市：浙江;33