水聲通信中由于收發(fā)裝置間相對運(yùn)動會引起較大的多普勒頻移。為了實現(xiàn)正確的解調(diào)和譯碼,多普勒估計技術(shù)一直是正交頻分復(fù)用（OFDM）水聲通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。針對多重信號分類（MUSIC）中傳統(tǒng)譜峰搜索計算復(fù)雜度高的問題,提出了一種基于模擬遺傳算法的OFDM時變多普勒頻偏估計方法。利用OFDM調(diào)制波形中非均勻空載波信號,接收端中借助MUSIC方法得到關(guān)于多普勒頻偏的譜函數(shù),采用模擬遺傳算法快速求解譜函數(shù)極值解從而得到多個符號上時變多普勒頻偏的聯(lián)合估計。仿真結(jié)果表明,該方法相較于傳統(tǒng)的譜峰搜索算法計算復(fù)雜度低,搜索效率更高。 

【文章來源】：網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù). 2020,9(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

基于模擬遺傳算法的時變多普勒頻

表1 仿真中水聲OFDM通信參數(shù) 參數(shù)名稱 參數(shù)大小 系統(tǒng)載波頻率fc/kHz 24 信號頻段/kHz 18～30 子載波間隔Δf/Hz 25 系統(tǒng)總子載波數(shù)N 480 空子載波數(shù)Nnull 40 調(diào)制方式 8PSK 循環(huán)前綴長度TCP/ms 5圖4 多普勒因子估計值收斂過程

在OFDM通信系統(tǒng)發(fā)射端,數(shù)據(jù)幀長度為Nf,每幀信號包含前導(dǎo)信號和K個OFDM符號,每次發(fā)送數(shù)據(jù)包包含P幀的信號。假設(shè)第k個OFDM發(fā)射符號為sk=[s1(k),s2(k),…,sNdata(k)]T,總載波個數(shù)有N=Ndata+Nnull,其中Ndata為數(shù)據(jù)子載波個數(shù),Nnull為空子載波個數(shù)。不失一般性,我們假設(shè)數(shù)據(jù)子載波的下標(biāo)為idxp,p=1,…,Ndata,空子載波的下標(biāo)為idyp,p=1,…,Nnull。發(fā)射信號的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示,數(shù)據(jù)幀首尾采用線性調(diào)頻(Linear Frequency Modulation, LFM)信號作為前同步碼和后同步碼,每個符號前加入循環(huán)前綴(Cyclic Prefix, CP)防止符號間干擾。在接收端,將OFDM接收信號進(jìn)行混頻、濾波和降采樣處理。然后進(jìn)行OFDM信號同步,將接收信號與本地線性調(diào)頻信號進(jìn)行拷貝相關(guān),搜索相關(guān)結(jié)果得到第一個峰值位置,即為接收信號的起始時刻。采用MF-ABS-CORR-MAX算法[5]得到幀數(shù)據(jù)的整數(shù)倍多普勒擴(kuò)展點數(shù)。以數(shù)據(jù)幀長度作為搜索間隔,將同步得到的幀信號首尾兩端的線性調(diào)頻信號與本地線性調(diào)頻信號進(jìn)行拷貝相關(guān),得到相關(guān)函數(shù)R1(t)和R2(t)。相關(guān)函數(shù)取絕對值后|R1(t)|和|R1(2)|再次進(jìn)行拷貝相關(guān),得到相關(guān)函數(shù)R3(t),搜索R3(t)極值點得到相關(guān)峰位置,從而得到多普勒整數(shù)倍擴(kuò)展點數(shù)Mint。在此基礎(chǔ)上對R3(t)運(yùn)用Sinc函數(shù)插值法,從而得到多普勒分?jǐn)?shù)倍擴(kuò)展點數(shù)Mfrac,由Mfrac和Mint計算出數(shù)據(jù)幀信號的多普勒頻移估計結(jié)果,如式(1)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]兩種OFDM多普勒估計算法在水聲信道中的比較[J]. 陳陽,張藝朦,趙安邦,余赟,尹祿.  吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2012(04)



本文編號：3112338