果圖。從仿真結果可以看出，聲壓信道與水平 X方向振速信道、y方向振速信道的相關系數(shù)均為1，說明聲壓信道與水平振速信道十分相 近；而聲壓信道和垂直振速信道的相關系數(shù)小于0. 1，可以認為聲壓信道與垂直振速信道 是不相關，該結果驗證了上述理論分析結果。
[0076] 討論完聲壓信道和振速信道的相關性以后，為了更好的理解判決反饋算法的實 現(xiàn)，我們來研究一下單通道自適應判決反饋均衡器（SISO-DFE)的結構。
[0077] 圖4為SISO-DFE框圖的結構圖。假設y (η)為接收信號的數(shù)字信息序列（η為時 刻序號）；為判決信號，假設判決是正確的情況下即為期望信號；為信號的估值； 均衡器輸出誤差+圖中的反饋濾波器是由檢測器的輸出所驅動，其對應的 系數(shù)主要是通過自適應濾波器來進行調(diào)整，從而能夠降低前一個接收信息符號對當前接收 信息符號的干擾。
[0078] 均衡器的輸出可以表示為：
[0080] (7)式中，Wf (η)是FFF(前饋濾波器）的可調(diào)抽頭系數(shù)，Wb(η)是FBF(反饋濾波 器）的可調(diào)抽頭系數(shù)，其中FFF和FBF對應的抽頭個數(shù)分別為（Nk+1)和％。設系統(tǒng)中均衡 器的輸入符號信息為y (η)，即經(jīng)過匹配濾波器的輸出信號的表達式如下：
[0082] (8)式中，f。，，…，為系統(tǒng)中濾波器的抽頭系數(shù)，其對應的長度都等于信號所過 信道的彌散長度L，I n k是發(fā)射信號序列，n k為環(huán)境高斯白噪聲。
[0083] 抽頭系數(shù)是可以調(diào)節(jié)的，它通過輸出誤差e(n)利用最優(yōu)準則進行自適應的調(diào)整。 假設先前的檢測符號是正確的，則均方誤差準則（MSE)為：
[0085] 對（9)式進行化簡，將其進行最小化處理，帶有FFF的抽頭系數(shù)應滿足：
[0089] (11)式中，N。是噪聲的功率，δ 2是差錯事件的歐式重量。
[0090] 利用FFF的部分抽頭系數(shù)對FBF的系數(shù)進行表示：
[0092] 因此，在N# L的情況下，當前面均衡器的輸出結果都是正確的時候，則接下來的 均衡器的反饋系數(shù)的值就能夠完全消除前面信息符號造成的碼間干擾。
[0093] 在本發(fā)明中，我們利用了聲壓信道和垂直方向振速信道的不相關性，將聲壓-水 平振速合成信號和垂直方向振速信號作為兩路信號輸入到自適應判決反饋均衡器中，也就 是一發(fā)兩收的接收系統(tǒng)，也就是將空間分集技術與DFE在接收端相結合，對系統(tǒng)的性能提 高有很大的作用。
[0094] 第i路的接收信號yi可以表示為：
[0096] (13)式中，
：為發(fā)射換能器的發(fā)射信號到達第i個接收機 所對應的信道沖激響應，^是該信道所對應的信道長度，N(n)是噪聲信號序列。
[0097] 在接收端，F(xiàn)FF的輸出表達式如下：
[0099] FBF的輸出可以表示為：
[0101] 因此，一發(fā)兩收系統(tǒng)模型的DFE的輸出估計值的表達式如下：
[0103] 同時為了克服接收信號相位頻偏的現(xiàn)象，在判決反饋均衡器的前饋端嵌入數(shù)字鎖 相環(huán)（DPLL)來對接收信號進行相位補償。數(shù)字鎖相環(huán)主要是由鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控 振蕩器三個部分組合而成。
[0104] 下面對帶有內(nèi)嵌二階鎖相環(huán)的一發(fā)二收判決反饋均衡器進行詳細的介紹。圖5是 帶有內(nèi)嵌二階數(shù)字鎖相環(huán)的一發(fā)二收判決反饋均衡器（DFE-DPLL)的結構原理圖，因此，系 統(tǒng)中的FFF(前饋濾波器）的輸出表達式可以用（17)式給出：
[0106] 系統(tǒng)中反饋濾波器的輸出表達式如式（15)，將前饋濾波器的輸出和反饋濾波器的 輸出一起帶入到式（16)，可以得到DFE的估計值，其表達式如下：
[0108] 仿真結果：圖7為基于聲壓水聽器的自適應判決反饋器、基于P+V的單矢量傳感 器自適應判決反饋均衡器和基于空間分集及Ρ+ν 2的單矢量傳感器的自適應判決反饋均衡 器的誤碼率曲線對比圖。經(jīng)過對比，我們發(fā)現(xiàn)，基于p+ν的單矢量傳感器自適應判決反饋 均衡器的誤碼率要比基于聲壓水聽器的自適應判決反饋器下降了不少，而基于空間分集及 Ρ+ν2的單矢量傳感器自適應判決反饋均衡器又進一步降低系統(tǒng)的誤碼率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn) 定性。
[0109] 本發(fā)明公開了一種基于單矢量傳感器的水聲自適應判決反饋方法，步驟1 :對矢 量傳感器接收到的聲信號進行信號同步；步驟2 :對水平方向振速信號施以電子旋轉合成， 然后與聲壓信號進行加權合成；步驟3 :將聲壓-水平振速合成信號、垂直振速信號解調(diào)后 的基帶信號輸入到判決反饋均衡器中；步驟4 :在判決反饋均衡器中嵌入鎖相環(huán)，并且對聲 壓-水平振速合成信號與垂直方向振速信號進行等增益合并；步驟5 :用反饋濾波器估計出 的對當前正在檢測符號產(chǎn)生的碼間干擾，與前向濾波器的輸出相減，從而有效地抑制了碼 間干擾，進而高效無差錯的恢復了發(fā)射信號。
【主權項】
1. 一種基于單矢量傳感器的水聲自適應判決反饋均衡方法，其特征在于：包括W下步 驟， 步驟一：矢量傳感器接收到的聲信號經(jīng)過帶通濾波后，利用本地同步信號進行信號同 步，尋找帖同步點； 步驟二：對聲壓信號與振速信號中水平方向振速信號進行方位角估計，利用估計的方 位角對水平振速信號進行電子旋轉合成，并與聲壓信號進行加權合成得到聲壓和水平振速 合成信號； 步驟=:將聲壓和水平振速合成信號與垂直振速信號分別解調(diào)到基帶，將基帶信號輸 入到判決反饋均衡器中； 步驟四：在判決反饋均衡器的前饋端嵌入鎖相環(huán)，輸入的基帶信號先進入鎖相環(huán)；并 且對聲壓和水平振速合成信號與垂直振速信號進行等增益合并； 步驟五：判決反饋均衡器中，反饋濾波器將已經(jīng)檢測的符號判決輸出作為自身輸入，用 已經(jīng)檢測的符號來估計對當前正在檢測的符號產(chǎn)生的碼間干擾，然后將碼間干擾與前向濾 波器的輸出相減，而判決器的輸入信號是前饋濾波器輸出與反饋濾波器輸出之和，所做的 判決通過反饋濾波器進行反饋，恢復了發(fā)射信號。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于單矢量傳感器的水聲自適應判決反饋均衡方法，其 特征在于：所述的估計的方位角為，水平方向X向的平均聲強為/^，水平方向y向的平均聲強為， 進行電子旋轉合成得到的信號為： A. 二申。COS留+.Vysin.谷 Vy和Vy為振速信號中的兩個正交的水平振速。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單矢量傳感器的水聲自適應判決反饋均衡方法。包括以下步驟：對矢量傳感器接收到的聲信號進行信號同步；對水平方向振速信號施以電子旋轉合成，然后與聲壓信號進行加權合成得到聲壓和水平振速合成信號；將聲壓和水平振速合成信號與垂直振速信號分別解調(diào)到基帶，將基帶信號輸入到判決反饋均衡器中；在判決反饋均衡器的前饋端嵌入鎖相環(huán)，輸入的基帶信號先進入鎖相環(huán)；對聲壓和水平振速合成信號與垂直振速信號進行等增益合并；用反饋濾波器估計出的對當前正在檢測符號產(chǎn)生的碼間干擾，與前向濾波器的輸出相減，抑制碼間干擾，進而恢復發(fā)射信號。本發(fā)明能夠減低誤碼率，提高通信系統(tǒng)穩(wěn)健性。
【IPC分類】H04L25/08, H04L25/03
【公開號】CN105207964
【申請?zhí)枴緾N201510504768
【發(fā)明人】生雪莉, 范利娜, 蘆嘉, 殷敬偉, 郭龍祥, 蒼思遠
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月17日