技术摘要：
本发明提供了一种基于索引调制的OCDM水声通信方法，将空间调制技术同OCDM相结合，在激活子载波传输相位调制信息的同时，利用静默子载波的索引位置承载信息。本发明明使得OCDM通信系统中有效子载波数减少从而降低子载波间的干扰，同时因静默子载波也承载信息，使得因子 全部
背景技术：
随着人类海洋事业的发展，世界各国对水下信息传输技术的发展要求也日益提 高。众所周知，电磁波无法在水下远距离传输，致使水声通信技术是目前远程无线水下信息 传输的唯一可靠方式。然而相较于其他通信信道，水声信道由于其严重的多途扩展、时延扩 展和多普勒效应，以及由此引起的各种衰落特性，被认为是通信领域最具挑战性的信道之 一。 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术具有 较高的频带利用率且能够有效地削弱信道的多途效应带来的符号间干扰(Inter Symbol Interference，ISI)，但OFDM同时也具有易受信道时变与频衰的影响、较高的峰均功率比和 对相位差敏感等缺点。这些缺点导致OFDM调制在频偏及多径明显的水声信道中性能不佳。 申晓红等提出一种正交线性调频复用(Orthog ona l Chirp Division Multiplexing，OCDM)水声通信方法(申晓红，马义然，“一种移动水声通信方法”，中国专利 公开号：CN107682297A)，利用离散分数阶傅里叶变换(Discrete Fractional Fourier Transform，DFRT)去替代OFDM调制方式中的傅里叶变换，从而使子载波在时频面上产生旋 转，使得子载波信号成为一组正交LFM信号。即OCDM将OFDM的窄带子载波变为了宽带信号， 使其能够兼具多载波调制技术的频带利用率同时提升了系统抗频率衰减的性能。而信息传 输仍同OFDM调制一样采用相位调制将信息承载在子载波上。该方法中关于系统性能的进一 步提升除了依赖接收端均衡算法性能的提升，最直接的做法便是增加子载波间隔，减少子 载波间干扰，从而提升系统性能。然而在固定子载波的条件下，增加子载波间隔便意味着有 效子载波的减少，使得通信系统性能的提升是以牺牲数据传输速率为代价。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于索引调制的OCDM水声通信方法。 为了弥补因提升OCDM通信性能而牺牲的数据速率，本发明提供了一种基于索引调制的OCDM 水声通信方法，将空间调制技术同OCDM相结合。在激活子载波传输相位调制信息的同时，利 用静默子载波的索引位置承载信息。该发明使得OCDM通信系统中有效子载波数减少从而降 低子载波间的干扰，同时因静默子载波也承载信息，使得因子载波数减少所造成的数据速 率损失得到了补偿。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案的步骤如下： 步骤一：确定单个符号子载波个数为N，索引调制阶数为M1，相位调制阶数为M，频 域间隔为F； 步骤二：在通信系统发射端，将信道编码后的串行数据流串并转换得到并行数据 3 CN 111585688 A 说 明 书 2/5 页 流，每组数据流长度为 比特； 步骤三：将步骤二所得并行数据进行调制，log2(M)比特数据用于激活子载波的索 引位置选择，即将该部分数据信息承载在激活子载波的索引位置上；另一部分log2(M1)比 特数据采用相位调制的方式转化为相位信息，调制在激活子载波上；同时为了最大限度地 消除ISI，在映射的过程中引入分数阶域保护间隔，因此每组数据在完成所有数据映射后将 激活 个子载波；对步骤二中所得并行数据流分别做反分数阶傅里叶变换(Inverse Discrete Fractional Fourier Transform，IDFRT)，在IDFRT后将得到一组具有相同调频 斜率，不同中心频率的LFM信号； 步骤四：将步骤三所得并行数据流分别加入循环保护前缀； 步骤五：将步骤四中加入循环前缀的并行数据流并串转换后通过换能器发射； 步骤六：接收端对经过水声信道后被水听器接收到的串行数据进行串并转换； 步骤七：对步骤六所得串并转换得到的并行数据流分别去除循环前缀； 步骤八：将步骤七中去除循环前缀后的并行数据流分别做傅里叶变换将时域数据 转换为频域数据，在频域中采用最小均方差频域均衡(Minimum Mean Square Error,MMSE) 对接收数据进行均衡后，通过反傅里叶变换将频域数据转换为时域信号； 步骤九：对步骤八所得时域信号做相对应阶数的分数阶傅里叶变换得到分数阶域 信号，同时去掉分数阶域子载波间隔； 步骤十：对步骤九所得分数阶域信号搜索激活子载波的索引位置，从而反映射出 索引位置所承载的数据信息；再对激活子载波所承载的相位信息进行相位调制解调，得到 另一部分的数据信息； 步骤十一：对步骤十所得到的解调后的并行数据信息进行并串转换后输出。 本发明的有益效果在于利用激活子载波索引位置承载信息，使得通信系统相比于 OCDM因有效子载波数减少而系统抗频移性能得到提升的同时，弥补了因有效子载波数的减 少而造成数据速率的下降。 附图说明 图1是本发明IM-OCDM水声通信系统框图。 图2是本发明IM-OCDM子载波映射示意图。 图3是本发明IM-OCDM子载波分数阶傅里叶变换能量聚焦图。 图4是本发明IM-OCDM与OCDM、OFDM的误码性能图。
