一種用於水聲通信modem的喚醒信號檢測方法
2023-05-16 10:29:21 1
一種用於水聲通信modem的喚醒信號檢測方法
【專利摘要】本發明提供一種用於水聲通信MODEM的喚醒信號檢測方法。選擇兩個重複的平衡Gold序列生成的二相碼信號作為喚醒信號，接收端通過採用多個不等長的相鄰數據塊對之間的滑動相關處理，最大相關值對應的數據塊起始時刻為喚醒信號達到時間，最大相關值對應的數據塊長度與發射的喚醒信號長度的差即為都卜勒時間伸縮長度，從而實現了喚醒信號達到時間和都卜勒時間伸縮長度的聯合估計，當前的相關值由前一次相關值加上當前的相鄰數據塊對最末尾數據乘積並減去前一次的相鄰數據塊對最起始數據乘積獲得，運算量遠小於多個滑動拷貝相關器的運算量，可在水聲MODEM休眠時處理器時鐘頻率較低條件下實時運行，具有較好的實用性。
【專利說明】-種用於水聲通信MODEM的喚醒信號檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於水聲通信【技術領域】，具體涉及一種水聲MODEM喚醒信號的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 水聲MODEM多數由電池供電，需考慮低功耗設計，值班休眠機制是節省功耗的有 效手段之一，在空閒時水聲MODEM處於低功耗的休眠狀態，僅有小部分電路處於上電工作 狀態，一旦檢測到喚醒信號將開啟後續相應電路模塊的電源，進行通信發射或接收。目前， 常見的水聲MODEM喚醒信號為多個不同頻率的CW脈衝組合，採用FFT處理獲得CW脈衝的 頻點能量與門限比較，進行判決和檢測，水聲信道的頻率選擇性衰落可能使某些頻點能量 小於預設門限，導致漏檢，此外CW脈衝的時頻特徵非常明顯，極易被截獲，不適合隱蔽通信 的應用場合。大時寬帶寬積的脈衝信號被截獲概率低，採用相關處理技術實現檢測，運算量 較高。水聲MODEM處於休眠狀態下，處理器的時鐘頻率要求較低，如果採用大時寬帶寬積的 脈衝信號作為水聲MODEM的喚醒信號，對檢測的運算效率要求很高，給實時檢測帶來極大 挑戰。在水聲通信網絡中，水聲MODEM網絡節點發射喚醒信號給目的地址節點，往往希望可 靠喚醒目的地址節點的同時，非目的地址節點不被喚醒，要求不同節點的喚醒信號具有良 好的正交性。
【發明內容】
[0003] 本發明針對上述水聲MODEM目前採用的喚醒信號易被截獲、漏檢率高的缺點和喚 醒信號檢測運算效率要求很高的問題，提供了一種用於水聲通信MODEM的喚醒信號檢測方 法。
[0004] 本發明為實現上述目的，是採取如下技術方案來實現的：
[0005] -種用於水聲通信MODEM的喚醒信號檢測方法，其特徵在於：選擇兩個重複的平 衡Gold序列生成的二相碼信號作為喚醒信號，接收端先完成對喚醒信號到達時間和多普 勒時間伸縮長度的聯合估計，再利用都卜勒估計結果選取對應都卜勒時間伸縮長度的參考 信號，利用到達時間估計結果截取接收信號，並進行帶通降採樣甚至欠採樣處理，獲得的信 號與參考信號作滑動相關處理，通過比較相關值與預設門限完成喚醒信號檢測，具體包括 如下關鍵步驟：
[0006] 步驟一：從Gold序列族中選擇"0"和"1"個數差1的序列即為平衡Gold序列，選 中的平衡Gold序列重複一次，進行雙極化處理，加矩形窗，與載波混頻，取信號的實部，生 成喚醒信號s(t):
[0007]
【權利要求】
1. 一種用於水聲通信MODEM的喚醒信號檢測方法，其特徵在於：選擇兩個重複的平衡 Gold序列生成的二相碼信號作為喚醒信號，接收端先完成對喚醒信號到達時間和都卜勒 時間伸縮長度的聯合估計，再利用都卜勒估計結果選取對應都卜勒時間伸縮長度的參考信 號，利用到達時間估計結果截取接收信號，並進行帶通降採樣甚至欠採樣處理，獲得的信號 與參考信號作滑動相關處理，通過比較相關值與預設門限完成喚醒信號檢測，具體包括如 下關鍵步驟： 步驟一：從Gold序列族中選擇"0"和"1"個數差1的序列即為平衡Gold序列，選中的 平衡Gold序列重複一次，進行雙極化處理，加矩形窗，與載波混頻，取信號的實部，生成喚 醒信號s(t):
其中g(n)為平衡Gold序列的碼片，T。為碼片周期，L為序列長度，w。為載波頻率，G(t) 為窗函數； 步驟二：採用多個不等長的相鄰數據塊對之間的滑動相關處理進行喚醒信號到達時間 和都卜勒時間伸縮長度的聯合估計，當前的相關值由前一次相關值加上當前的相鄰數據塊 對最末尾數據乘積並減去前一次的相鄰數據塊對最起始數據乘積獲得，如公式3、公式4， 除計算初始時刻的相關值之外每個相關值計算僅含一次乘加和一次乘減運算，相比拷貝相 關處理運算量大幅減少，
當u
和
時，相關值最大，如公式5,通過尋找最大相關峰 值對應的S+1即為喚醒信號到達時間估計j即為都卜勒時間伸縮長度估計；
公式6的x(n)為接收的數據，W1Oi)、w2(n)、w3(n)和w4(n)互相獨立噪聲；公式7的s' (n)為僅含一個平衡Gold序列的二相碼信號，N。為每個碼片的樣本點數；〃'("-"。，彳)為 具有未知到達時間％和未知都卜勒伸縮時間長度$等參數的信號，在間隔[(XM+|-1]上 是非〇的；公式5還表明，提高採樣率，則M越大，信號、噪聲與噪聲的相關量相對信號的自 相關越小，可提1?估計性能； 步驟三：完成喚醒信號到達時間和都卜勒時間伸縮長度的聯合估計後，再對接收信號 等間隔抽取降採樣處理，如果喚醒信號中心頻率與帶寬比值較大，還可採用帶通欠採樣技 術，降低採樣點數M，從而減少步驟四的運算量； 步驟四：在本地保存的多個不同都卜勒時間伸縮長度的參考信號中，選取與步驟二多 普勒估計結果對應的參考信號，並在步驟二估計的到達時間前後較小的時間範圍內，將步 驟三的降採樣後的信號與參考信號滑動相關，通過比較最大相關值與預設門限大小完成喚 醒信號的檢測，如公式8，
如果最大相關值大於門限則檢測到喚醒信號，否則沒有檢測到喚醒信號。
【文檔編號】H04B13/02GK104243369SQ201410423915
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】熊省軍, 張宏滔, 朱小輝, 高少波, 王穎 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所