專利名稱：：基于ofdm編碼的水聲通信差分解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及到高速水聲通信，特別是正交頻分復(fù)用編碼(OFDM)的水聲通信差分解碼技術(shù)。
背景技術(shù)：
：正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一種對(duì)抗頻率選擇性衰落的有效技術(shù)，它是一種應(yīng)用于寬帶通信的多載波高速數(shù)據(jù)調(diào)制傳輸方式，也是近年來無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其基本思想是將要傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流分配到多個(gè)正交的子載波上進(jìn)行并行傳輸，當(dāng)子載波帶寬低于信道相干帶寬時(shí)，呈現(xiàn)平坦衰落，再加以循環(huán)前綴，從而克服多途的影響。高速水聲通信所面臨的困難包括多途干擾、海洋環(huán)境的高噪聲背景、低的載波頻率、極為有限的帶寬以及傳輸信道的時(shí)間-空間-頻率變化特性，這一切使得水聲信道成為迄今為止最復(fù)雜的無線通信信道之一。一直以來，人們都在探討各種適合水聲通信的調(diào)制體制，早期的非相干調(diào)制技術(shù)以FSK(頻移鍵控)為代表，它性能穩(wěn)健但是數(shù)據(jù)傳輸率低，不能夠滿足高速通信的要求；后來發(fā)展的相干調(diào)制技術(shù)使數(shù)據(jù)率有了顯著提高，但是受信道影響較大，需要復(fù)雜的設(shè)備平臺(tái)以維持低的誤碼率，另外帶寬利用不充分也是其缺點(diǎn)之一。正交頻分復(fù)用(OFDM)是多載波傳輸方案的實(shí)現(xiàn)方式之一，是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低且應(yīng)用較廣的一種多載波傳輸方案，它利用多個(gè)子載波傳輸數(shù)據(jù)，可以有效利用帶寬，OFDM已經(jīng)被公認(rèn)為是第四代蜂窩通信系統(tǒng)的核心技術(shù)。另外，由于多載波之間的正交性，在保護(hù)時(shí)間的輔助下可以很大程度地減小子信道間干擾和符號(hào)間干擾，實(shí)現(xiàn)高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸。水聲信道與無線移動(dòng)通信信道同屬多途信道，OFDM良好的抗多途干擾能力，使其在水聲領(lǐng)域的作用同樣備受關(guān)注。由于水聲信道的復(fù)雜性，目前國內(nèi)外對(duì)于OFDM技術(shù)在水聲通信領(lǐng)域中的研究還處于探索階段，還不太成熟，許多方面還有待于更深入的研究，但是己經(jīng)初步展示了其優(yōu)勢(shì)，吸引著更多的人們投入到這方面的進(jìn)一步研究。如果采用直接方法實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制，當(dāng)子載波數(shù)很大的時(shí)候需要很多載波發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器和相干解調(diào)器，系統(tǒng)很復(fù)雜，不可能在實(shí)際中應(yīng)用，因此，Weinstein提出了利用DFT實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)。在發(fā)射端傳送一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，首先通過映射將該組數(shù)據(jù)映射成為復(fù)數(shù)序列{^，，、_,}，其中《=+/~。如果對(duì)這一復(fù)數(shù)序列進(jìn)行IDFT變換，便可得到N元素組成的復(fù)數(shù)序列{&，，Sw_'}，其中纟w-1&=—expC/2;r腦/7V),附=0,1,"*,W-1(1)如果令/=」一，L=m*w，式中a,是取定的某一時(shí)間長度，則r二iv.w為符號(hào)時(shí)間長度。上式可寫作如下形式-&=m《expa2;r/U，m=0,l,".,iV—1(2)從上式中可以很看到，這是一個(gè)多個(gè)載波調(diào)制信號(hào)和的形式。其各子載波間的頻率差為A/=/-/—,=^=1如果把這個(gè)序列(&，…，以a/的時(shí)間間隔通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器并濾波輸出，就會(huì)轉(zhuǎn)化為如下形式的連續(xù)信號(hào)(忽略常系數(shù)1/N):w-lx(0-^^(/7)expC/2;r/力0Sf^r(3)在接收端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間間隔為a/的采樣并進(jìn)行DFT變換，就可以恢復(fù)出復(fù)數(shù)序列進(jìn)而恢復(fù)出二進(jìn)制數(shù)據(jù)。對(duì)于IDFT/DFT變換的計(jì)算，通常都采用成熟的IFFT/FFT算法來實(shí)現(xiàn)，以大幅度減少計(jì)算量，提高實(shí)現(xiàn)效率。設(shè)OFDM信號(hào)發(fā)射周期為[O，T],子載波數(shù)為N，令乂=厶+(/-^:>/，其中,，厶為信號(hào)中的任兩個(gè)子載波，a/為子載波間頻率間隔，由正交性計(jì)算公式i=工7expC/27r/j.exp(72;r乂)V0(4)將乂=+(卜"a/和A/=厶一=;=I代入上式得到sinx/jci=〖exp(7.2;r(A:-z>/r)d={:=(5)由上式可以得出結(jié)論，OFDM信號(hào)任意子載波之間都是互相正交的。體現(xiàn)在頻譜上就是每個(gè)子載波的頻譜為sinWx形狀，其峰值對(duì)應(yīng)其它所有載波的頻譜中的零點(diǎn)，因而OFDM接收機(jī)能有效地對(duì)每個(gè)子載波解調(diào)。當(dāng)子載波數(shù)目非常大時(shí)，所有載波組合在一起時(shí)，總的頻譜非常接近于矩形頻譜，頻帶利用率理論上可以達(dá)到山農(nóng)信息論極限。另一方面，由于各子載波上的信息是互不相關(guān)的，時(shí)4域內(nèi)的合成信號(hào)非常接近于白噪聲。早在50年代，哈爾凱維奇就從理論上證明要克服多徑衰落的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘?hào)波形應(yīng)該具有白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，這從另一方面說明了OFDM系統(tǒng)對(duì)抗多徑干擾的潛力。在OFDM編碼體制的基礎(chǔ)上進(jìn)行信源編碼和信道編碼。首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加擾，即加入偽隨機(jī)序列噪聲。早在20世紀(jì)40年代末，香農(nóng)就曾指出為了實(shí)現(xiàn)最有效的通信，應(yīng)采用具有白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)，偽隨機(jī)序列既具有隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，又便于重復(fù)產(chǎn)生和處理，而且還能實(shí)現(xiàn)高可靠的保密通信，因此獲得了日益廣泛的實(shí)際應(yīng)用。在差錯(cuò)控制編碼時(shí)使用交織碼，能很好地控制突發(fā)性連續(xù)錯(cuò)誤。相位調(diào)制QPSK采用格雷編碼方式，使得相鄰相位所對(duì)應(yīng)的碼元只有一個(gè)比特不同，這樣，發(fā)生誤碼時(shí)，一般情況下只會(huì)有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)。在進(jìn)行IFFT調(diào)制之后，為了消除由于多徑傳播造成的ICI，將原來寬度為T的OFDM符號(hào)進(jìn)行周期擴(kuò)展，用擴(kuò)展信號(hào)來填充保護(hù)間隔。最后加入同步信號(hào)完成信道編碼。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用差分解碼技術(shù)降低水聲信道的時(shí)變性以及相位噪聲的累積對(duì)OFDM編碼的影響的基于OFDM編碼的水聲通信差分解碼方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的由于水聲通信信道是時(shí)變的，相位的偏移是隨時(shí)間變化的，為了降低水聲通信信道的時(shí)變性影響以及相位偏移的累積，本發(fā)明特提出了一種差分解碼方案?；贠FDM編碼的差分解碼方案，在對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK反映射之后，通過對(duì)前一個(gè)學(xué)習(xí)碼的解碼進(jìn)行信道估計(jì)，將水聲信道看成是緩慢時(shí)變信道，所以由前一個(gè)碼解碼得到的由于信道引起的相位差可以看成是實(shí)時(shí)的信道影響，通過差分解碼去除之前的信道對(duì)相位誤差產(chǎn)生的累加效應(yīng)，從而增強(qiáng)了水聲通信的穩(wěn)健性。第一步，捕獲信號(hào)，也即獲取同步。同步碼給出譯碼窗的時(shí)基并確定最強(qiáng)的途徑到達(dá)時(shí)刻。接收機(jī)利用拷貝相關(guān)器可測(cè)得同步碼的到達(dá)時(shí)刻，相關(guān)峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為譯碼窗同步基準(zhǔn)。第二步，截取有效信號(hào)。在確定同步位置之后獲取信號(hào)數(shù)據(jù)長度并進(jìn)行處理，主要是去除信息碼中的循環(huán)前綴，為信息解碼做準(zhǔn)備工作。第三步，首個(gè)信息碼的解碼。對(duì)于學(xué)習(xí)碼后面的第一個(gè)信息碼來講，必定是要參考學(xué)習(xí)碼。信息解碼的過程為，對(duì)有效的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算以獲得每一個(gè)頻點(diǎn)的相位，然后參考學(xué)習(xí)碼從而獲得校正后的頻點(diǎn)相位，再然后進(jìn)行QPSK反影射獲得解碼信息。第四步，其余信息碼的解碼。對(duì)于剩余的信息碼來講，其參考的碼為其前面的信息碼。信息解碼的過程為，對(duì)有效的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算以獲得每一個(gè)頻點(diǎn)的相位，然后參考其前面的信息碼從而獲得校正后的頻點(diǎn)相位，再然后進(jìn)行QPSK反影射獲得解碼信息。在這里實(shí)際上要利用前一個(gè)信息碼的解碼信息。OFDM通信體制具有頻譜利用率高、抗多徑和脈沖噪聲能力強(qiáng)、在高效帶寬利用率情況下的高速傳輸能力以及簡單的實(shí)現(xiàn)方法，在水聲通信中具有重要的地位。OFDM對(duì)頻率偏移和相位噪聲敏感，而且在水聲通信中，由于水聲信道的特殊復(fù)雜性，一方面由于發(fā)射端與接收端的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及波浪起伏等等原因，總是存在著相對(duì)較大的時(shí)變特性。本發(fā)明利用差分解碼實(shí)時(shí)地進(jìn)行信道估計(jì)可以有效的抵抗OFDM通信對(duì)頻率偏移和相位噪聲很敏感的影響，本發(fā)明進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，并對(duì)湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)差分解碼的結(jié)果顯示了本發(fā)明所提方案的有效性，極大地降低了通信系統(tǒng)的誤碼率，從而證實(shí)了差分解碼方案的可行性和魯棒性。本項(xiàng)研究將使OFDM編碼通信體制在水聲通信中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，將來使其在工程中能得到更好的利用。表1則給出了一個(gè)同步碼后面的信息碼多少所對(duì)應(yīng)的誤碼率。誤碼率是多次試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，而且是原始誤碼率，沒有進(jìn)行任何的糾錯(cuò)編碼。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可以得出，隨著數(shù)據(jù)長度的增長，基于OFDM編碼的差分解碼方案具有更加優(yōu)越的解碼性能，增強(qiáng)了水聲通信系統(tǒng)的穩(wěn)健性。表1還給出了一個(gè)重要的信息，那就是隨著學(xué)習(xí)碼后面信息碼的增加誤碼率將會(huì)直線上升。如果要降低系統(tǒng)的總的誤碼率，也就是提高系統(tǒng)的總體誤碼性能則需要插入更多的學(xué)習(xí)碼。如果在系統(tǒng)中每一個(gè)學(xué)習(xí)碼后面只跟隨一個(gè)信息碼則可以將誤碼率控制在0.15%以下的水平，要想進(jìn)一步降低系統(tǒng)的誤碼率則一個(gè)同步碼所跟隨的學(xué)習(xí)碼和信息碼個(gè)數(shù)。然而，這樣就很大程度上降低了系統(tǒng)的通信速率，這是一個(gè)需要進(jìn)行綜合考慮和折中的問題，另外引入糾錯(cuò)碼也將進(jìn)一步降低系統(tǒng)的誤碼率。表1兩種解碼方案的誤碼率對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(四)圖1OFDM通信系統(tǒng)原理框圖2最佳符號(hào)定時(shí)和符號(hào)定時(shí)偏差；圖3發(fā)送信號(hào)的時(shí)域波形以及頻譜；圖4發(fā)送數(shù)據(jù)與常規(guī)解碼數(shù)據(jù)對(duì)比圖5發(fā)送數(shù)據(jù)與差分解碼數(shù)據(jù)對(duì)比；圖6差分解碼與常規(guī)解碼誤碼率曲線圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述OFDM編碼通信體制正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一種對(duì)抗頻率選擇性衰落的有效技術(shù)，它是一種應(yīng)用于寬帶通信的多載波高速數(shù)據(jù)調(diào)制傳輸方式，也是近年來無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。其基本思想是將要傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流分配到多個(gè)正交的子載波上進(jìn)行并行傳輸，當(dāng)子載波帶寬低于信道相干帶寬時(shí)，呈現(xiàn)平坦衰落，再加以循環(huán)前綴，從而克服多途的影響。如果采用直接方法實(shí)現(xiàn)OFDM的調(diào)制，當(dāng)子載波數(shù)很大的時(shí)候需要很多載波發(fā)生器、濾波器、調(diào)制器和相干解調(diào)器，系統(tǒng)很復(fù)雜，不可能在實(shí)際中應(yīng)用，因此，Weinstein提出了利用DFT實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)。在發(fā)射端傳送一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，首先通過映射將該組數(shù)據(jù)映射成為復(fù)數(shù)序列{"。，，4—,}，其中^^+Av。如果對(duì)這一復(fù)數(shù)序列進(jìn)行IDFT變換，便可得到N元素組成的復(fù)數(shù)序列{&，，其中Sm=—Z《exp(;.2;rw附/AO,附=0，TV—1(1)如果令/=~^_，rm=m.A"式中W是取定的某一時(shí)間長度，貝lj7^W.厶/為符號(hào)時(shí)間長度。上式可寫作如下形式從上式中可以很看到，這是一個(gè)多個(gè)載波調(diào)制信號(hào)和的形式。其各子載波間的頻如果把這個(gè)序列(S。，…，J以a/的時(shí)間間隔通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器并濾波輸出，就會(huì)轉(zhuǎn)化為如下形式的連續(xù)信號(hào)(忽略常系數(shù)1/N):AMx(,)=Zc/(w)exp(_/2;r//)O^f^T(3)在接收端對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行時(shí)間間隔為a的采樣并進(jìn)行DFT變換，就可以恢復(fù)出復(fù)數(shù)序列(4,…，進(jìn)而恢復(fù)出二進(jìn)制數(shù)據(jù)。對(duì)于IDFT/DFT變換的計(jì)算，通常都采用成熟的IFFT/FFT算法來實(shí)現(xiàn)，以大幅度減少計(jì)算量，提高實(shí)現(xiàn)效率。OFDM通信系統(tǒng)的基本框圖如圖1所示，設(shè)OFDM信號(hào)發(fā)射周期為[O,T]，子載波數(shù)為N，令/;-厶+o'-A:)a/，其中,，y;為信號(hào)中的任兩個(gè)子載波，為子載波間頻率間隔，由正交性計(jì)算公式=feXp(y2;r/4,,eXp(y2;r/;),)(4)將乂=+g_和厶/=/—/_,==^代入上式得到sinx/x=〖exp(/27T(A;-/T)A={;:〗(5)由上式可以得出結(jié)論，OFDM信號(hào)任意子載波之間都是互相正交的。體現(xiàn)在頻譜上就是每個(gè)子載波的頻譜為sin;c/x形狀，其峰值對(duì)應(yīng)其它所有載波的頻譜中的零點(diǎn)，因而OFDM接收機(jī)能有效地對(duì)每個(gè)子載波解調(diào)。當(dāng)子載波數(shù)目非常大時(shí)，所有載波組合在一起時(shí)，總的頻譜非常接近于矩形頻譜，頻帶利用率理論上可以達(dá)到山農(nóng)信息論極限。另一方面，由于各子載波上的信息是互不相關(guān)的，時(shí)域內(nèi)的合成信號(hào)非常接近于白噪聲。早在50年代，哈爾凱維奇就從理論上證明要克服多徑衰落的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘?hào)波形應(yīng)該具有白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，這從另一方面說明了OFDM系統(tǒng)對(duì)抗多徑干擾的潛力。在OFDM編碼體制的基礎(chǔ)上進(jìn)行信源編碼和信道編碼。首先對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加擾，即加入偽隨機(jī)序列噪聲。早在20世紀(jì)40年代末，香農(nóng)就曾指出為了實(shí)現(xiàn)最有效的通信，應(yīng)采用具有白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)，偽隨機(jī)序列既具有隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，又便于重復(fù)產(chǎn)生和處理，而且還能實(shí)現(xiàn)高可靠的保密通信，因此獲得了日益廣泛的實(shí)際應(yīng)用。在差錯(cuò)控制編碼時(shí)使用交織碼，能很好地控制突發(fā)性連續(xù)錯(cuò)誤。相位調(diào)制QPSK采用格雷編碼方式，使得相鄰相位所對(duì)應(yīng)的碼元只有一個(gè)比特不同，這樣，發(fā)生誤碼時(shí)，一般情況下只會(huì)有一個(gè)比特發(fā)生差錯(cuò)。在進(jìn)行IFFT調(diào)制之后，為了消除由于多徑傳播造成的ICI，將原來寬度為T的OFDM符號(hào)進(jìn)行周期擴(kuò)展，用擴(kuò)展信號(hào)來填充保護(hù)間隔。最后加入同步信號(hào)完成信道編碼。OFDM編碼的差分解碼方案由于編碼時(shí)插入了循環(huán)前綴，所以O(shè)FDM系統(tǒng)對(duì)符號(hào)定時(shí)同步的要求相對(duì)低一些，也就是說，只要OFDM符號(hào)的起始時(shí)刻落在循環(huán)前綴內(nèi)、最大多徑時(shí)延之后，就不會(huì)引起符號(hào)間干擾。盡管如此，但如果符號(hào)定時(shí)不在最佳時(shí)刻，就會(huì)降低系統(tǒng)對(duì)抗多徑時(shí)延擴(kuò)展的能力，同時(shí)增加了相位誤差從而使得誤碼率升高，如圖2所示。定時(shí)同步誤差有兩種可能，即超前最佳定時(shí)或滯后最佳定時(shí)a/f、個(gè)樣值，分別對(duì)應(yīng)于(A)a)0禾[](B)a",〈0兩種情況。但(A)情況只會(huì)引起相位的旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)帶來幅度的變化和信噪比的損失。在應(yīng)用中，可每隔幾個(gè)FDM信息碼插入學(xué)習(xí)碼，用于實(shí)時(shí)信道估計(jì)。但學(xué)習(xí)碼的插入會(huì)影響通信的通信效率，所以我們只討論在一串信息碼中前只有一個(gè)學(xué)習(xí)碼的情況。OFDM解碼首先需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕獲，即獲取同步碼(Synchronous-code)位置，同步碼給出譯碼窗的時(shí)基并確定最強(qiáng)的途徑到達(dá)時(shí)刻。接收機(jī)利用拷貝相關(guān)器可測(cè)得同步碼的到達(dá)時(shí)刻，相關(guān)峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為譯碼窗同步基準(zhǔn)。在確定同步位置之后獲取信號(hào)數(shù)據(jù)長度并進(jìn)行處理。截取有效信號(hào)之后去掉循環(huán)前綴并進(jìn)行FFT解調(diào)和QPSK反映射，得到解碼信息。但是，由于水聲通信信道是時(shí)變的，相位的偏移是隨時(shí)間變化的，為了降低水聲通信信道的時(shí)變性影響以及相位偏移的累積，本發(fā)明特提出了一種差分解碼方案?；贠FDM編碼的差分解碼方案，在對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK反映射之后，通過對(duì)第一個(gè)學(xué)習(xí)碼的解碼進(jìn)行信道估計(jì)，將水聲信道看成是緩慢時(shí)變信道，所以由前一個(gè)碼解碼得到的由于信道引起的相位差可以看成是實(shí)時(shí)的信道影響，通過差分解碼去除之前的信道對(duì)相位誤差產(chǎn)生的累加效應(yīng)，從而增強(qiáng)了水聲通信的穩(wěn)健性。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理為了驗(yàn)證差分解碼方案的可行性和有效性，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真研究并對(duì)湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過對(duì)結(jié)果進(jìn)一步分析比較得出差分解碼相對(duì)一般解碼方案具有很大的優(yōu)越性，很大程度上降低了誤碼率。我們對(duì)松花湖進(jìn)行的湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如下t趙命.cqi,u^>采樣頻率44.1kHz>FFT點(diǎn)數(shù)2048>有效子載波數(shù)93>循環(huán)前綴點(diǎn)數(shù)1764>同步碼寬度7;=20ms;發(fā)送的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為黑白的方格圖片，其調(diào)制后時(shí)域和頻域信號(hào)如圖3所示，接收端解碼時(shí)分別采用常規(guī)的OFDM解碼和基于差分的OFDM解碼。常規(guī)的OFDM解碼得到的圖形如圖4所示，誤碼率高達(dá)0.3120，而基于差分的OFDM解碼結(jié)果如圖5所示，其誤碼率為則降為了0.0778。發(fā)送數(shù)據(jù)為8100bit將兩種解碼所得數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)長度求誤碼率并作曲線如圖6所示。圖4和圖5是一次實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，而誤碼率則是多次試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，而且是原始誤碼率，沒有進(jìn)行任何的糾錯(cuò)編碼。由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較可以得出，隨著數(shù)據(jù)長度的增長，基于OFDM編碼的差分解碼方案具有更加優(yōu)越的解碼性能，增強(qiáng)了水聲通信系統(tǒng)的穩(wěn)健性。10權(quán)利要求1、基于OFDM編碼的水聲通信差分解碼方法，其特征是在對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK反映射之后，對(duì)第一個(gè)學(xué)習(xí)碼的解碼進(jìn)行信道估計(jì)，將水聲信道看成是緩慢時(shí)變信道，將由前一個(gè)碼解碼得到的由于信道引起的相位差作為實(shí)時(shí)的信道影響，通過差分解碼去除之前的信道對(duì)相位誤差產(chǎn)生的累加效應(yīng)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于0FDM編碼的水聲通信差分解碼方法，其特征是-第一步，捕獲信號(hào)，也即獲取同步，同步碼給出譯碼窗的時(shí)基并確定最強(qiáng)的途徑到達(dá)時(shí)刻，接收機(jī)利用拷貝相關(guān)器測(cè)得同步碼的到達(dá)時(shí)刻，相關(guān)峰對(duì)應(yīng)的時(shí)刻作為譯碼窗同步基準(zhǔn)；第二步，截取有效信號(hào)，在確定同步位置之后獲取信號(hào)數(shù)據(jù)長度并進(jìn)行處理，去除信息碼中的循環(huán)前綴；第三步，首個(gè)信息碼的解碼，學(xué)習(xí)碼后面的第一個(gè)信息碼必定是要參考學(xué)習(xí)碼，信息解碼的過程為，對(duì)有效的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算獲得每一個(gè)頻點(diǎn)的相位，然后參考學(xué)習(xí)碼獲得校正后的頻點(diǎn)相位，然后進(jìn)行QPSK反影射獲得解碼信息；第四步，其余信息碼的解碼，剩余的信息碼參考的碼為其前面的信息碼，信息解碼的過程為，對(duì)有效的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT運(yùn)算獲得每一個(gè)頻點(diǎn)的相位，然后參考其前面的信息碼獲得校正后的頻點(diǎn)相位，然后進(jìn)行QPSK反影射獲得解碼信息。全文摘要本發(fā)明提供的是基于OFDM編碼的水聲通信差分解碼方法。基于OFDM編碼的差分解碼方案，在對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK反映射之后，通過對(duì)前一個(gè)學(xué)習(xí)碼的解碼進(jìn)行信道估計(jì)，將水聲信道看成是緩慢時(shí)變信道，所以由前一個(gè)碼解碼得到的由于信道引起的相位差可以看成是實(shí)時(shí)的信道影響，通過差分解碼去除之前的信道對(duì)相位誤差產(chǎn)生的累加效應(yīng)，從而增強(qiáng)了水聲通信的穩(wěn)健性。本發(fā)明利用差分解碼實(shí)時(shí)地進(jìn)行信道估計(jì)可以有效的抵抗OFDM通信對(duì)頻率偏移和相位噪聲很敏感的影響，經(jīng)湖上試驗(yàn)數(shù)據(jù)差分解碼的結(jié)果顯示了本發(fā)明所提方案的有效性，極大地降低了通信系統(tǒng)的誤碼率，從而證實(shí)了差分解碼方案的可行性和魯棒性。本發(fā)明將使OFDM編碼通信體制在水聲通信中發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。文檔編號(hào)H04B13/00GK101505291SQ20091007154公開日2009年8月12日申請(qǐng)日期2009年3月16日優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日發(fā)明者彬周,娟惠,沈廣楠,解立坤,趙安邦申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)