一种水声通信中的精确帧同步的方法

摘要

本发明涉及一种水声通信中的精确帧同步的方法，主要包括以下步骤：1)对接收信号作数字处理，分别用s_u(t)和s_d(t)的拷贝对接收信号r(t)作拷贝相关处理，并计算相关函数的绝对值|C_u(τ)|和|C_d(τ)|；2)|C_u(τ)|、|C_d(τ)|与一设定的门限进行比较，若小于门限，则返回步骤1)进行相关处理，若|C_u(τ)|和|C_d(τ)|超过门限，则判为有同步脉冲到达，计算转入步骤3；3)计算|C_u(τ)|和|C_d(τ)|的最大值所对应的时间τ_u和τ_d，并计算两相关峰位置的间隔Δ，再计算相对多卜勒β；4)计算两相关峰位置的中点Λ，并以此作为同步信号的时间起点。本发明优点是：可以提供精确的多卜勒估计值和到达时间估计值，这二项估计值对于某些条件下的水声通信是很重要的，可以有效提高通信效果，另外也可以大大减小解码的计算量。

主权项

1、一种水声通信中的精确帧同步的方法，其特征在于：主要包括以下步骤：1)、对接收信号作计算机数字处理，设其采样率为fs，分别用su(t)和sd(t)的拷贝对接收信号r(t)作拷贝相关处理，上述拷贝相关处理指的是一种相关处理方法，这种方法完成如下相关函数计算：$C_u\left(\tau \right)={\int }_0^{T}r(t+\tau )s_u\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(18\right)$ C_d\left(\tau \right)={\int }_0^{T}r(t+\tau )s_d\left(t\right)\mathrm{dt}---\left(19\right)并计算相关函数的绝对值|Cu(\tau )|和|Cd(\tau )|；2)、|Cu(\tau )|、|Cd(\tau )|与一设定的门限进行比较，若小于门限，则返回步骤1)继续进行拷贝相关处理，若|Cu(\tau )|和|Cd(\tau )|超过门限，则判为有同步脉冲到达，计算转入步骤3)；3)、分别计算|Cu(\tau )|和|Cd(\tau )|的最大值所对应的时间\tau u和\tau d，并按(20)式计算两相关峰位置的间隔\Delta ，再按(22)式计算相对多卜勒\beta ；\Delta ＝\tau u-\tau d\; (20)可以得到：$ \Delta =\frac{2\beta f_c}{M}{f}_s---\left(21\right)当测出两相关峰的位置差后，由此式可以求出相对多卜勒，$ \beta =\frac{\mathrm{\Delta M}}{2f_c{f}_s}---\left(22\right)4)、按(23)式计算两相关峰位置的中点\Lambda ，并以此作为同步信号的时间起点，$ \Lambda =\frac{{\tau }_u+{\tau }_d}{2}{f}_s---\left(23\right);其中，所述的su(t)和sd(t)是帧同步头采用两种线性调频脉冲信号，它们可表达为：su(t)＝sin(2\pi flt+\pi Mt2)\; t\in [0，T]\; (1)sd(t)＝sin(2\pi fht-\pi Mt2)\; t\in [0，T]\; (2)两种LFM信号的中心频率相同，均为fc，su(t)为正向调频信号，其瞬时频率随时间变化而升高，sd(t)为负向调频信号，其瞬时频率随时间变化而下降，上式中fl和fh分别为LFM信号的低端频率和高端频率，M为频率变化率，T为脉冲宽度，信号带宽为B，有以下关系式成立：fl＝fc-MT/2\; (3)fh＝fc+MT/2\; (4)fc＝(fl+fh)/2\; (5)B＝MT＝fh-fl\; (6)。$$$$$