1.一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统,包括发送端和接收端;
所述发送端包括原型脉冲索引模块、比特分流器、载波状态索引模块、星座映射模块、FBMC块产生器、滤波器组调制模块;
所述接收端包括均衡器、检测器、译码器和比特并流器;
比特输入信号分别作为所述原型脉冲索引模块的输入信号、比特分流器的输入信号;
所述原型脉冲索引模块的输出信号传递至所述滤波器组调制模块;所述比特分流器的输出信号分别传递至载波状态索引模块、星座映射模块;所述载波状态索引模块的输出信号、星座映射模块的输出信号均传递至所述FBMC块产生器;所述FBMC块产生器的输出信号传递至所述滤波器组调制模块;所述滤波器组调制模块的输出信号作为所述发送端的输出信号;
所述发送端的输出信号作为所述均衡器的输入信号;所述均衡器的输出信号传递至所述检测器;所述检测器的输出信号传递至所述译码器;所述译码器的输出信号传递至所述比特并流器;所述比特并流器的输出信号作为所述接收端的输出信号。
2.如权利要求1所述的滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统,其特征在于,所述检测器包括:原型脉冲检测模块、子载波基函数模块、FBMC块分组器、载波状态检测模块、符号检测模块;
所述译码器包括:滤波器索引译码模块、子载波索引译码模块、星座符号译码模块;
所述均衡器的输出信号传递至所述原型脉冲检测模块;所述原型脉冲检测模块的输出信号传递至所述子载波基函数模块;所述子载波基函数模块的输出信号分别传递至所述FBMC块分组器、滤波器索引译码模块;所述FBMC块分组器的输出信号传递至所述载波状态检测模块;所述载波状态检测模块的输出信号传递至所述符号检测模块;所述符号检测模块的输出信号分别传递至所述子载波索引译码模块、星座符号译码模块;所述子载波索引译码模块的输出信号、星座符号译码模块的输出信号、滤波器索引译码模块的输出信号均传递至所述比特并流器。
3.一种如权利要求1或2所述的滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,包括发送方法和接收方法;
所述发送方法的步骤是:
步骤1:发送的二进制比特流中一部分比特用于选择激活的原型脉冲索引,其余比特经比特分流器与所有子载波平均分组,各组中部分比特用于选择激活的子载波索引,部分比特经正交振幅调制后映射到激活子载波上,各组数据经FBMC块产生器后形成完整发送数据;
步骤2:将映射后的复数星座符号实部虚部交错1/2个周期,通过步骤1中原型脉冲索引所选用的滤波器进行滤波器组多载波调制,形成发送信号送入水声信道进行传输;
所述接收方法的步骤是:
步骤3:在接收端对信道均衡后的接收符号进行解调和译码,最终将输出合并恢复出原始的发送二进制比特流。
4.根据权利要求3所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,步骤1中所述根据通信需求确定系统的子载波总数M,输入比特总数A;其中p1比特用来选择激活的滤波器原型脉冲索引,其余B比特信息经比特分流器和子载波平均分为G组,每组p=p2+p3比特信息映射到长度为K的子载波组上,A=p1+B=p1+(p2+p3)G,G=M/K=B/p;每组中仅有L个子载波被激活用于传输星座符号,其余静默子载波被置零,p2比特用来选择激活的子载波索引,p3比特经过星座映射成复数符号后调制到活跃子载波上。
5.根据权利要求4所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述各部分比特 p3=L log2Q,其中表示向下取整函数,即p1的比特数取决于所有备选的原型滤波器种类Nf,p2的比特数取决于所有可能出现的子载波组合情况 p3的比特数取决于各组活跃子载波数量L和星座映射的调制维度Q。
6.根据权利要求4所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述p1比特经过原型脉冲索引模块后输出为第n个FBMC符号的激活滤波器序号Fn∈[1,2,...,Nf];p2比特经过载波状态索引模块后输出为激活子载波序号Ig={ig,1,ig,2,...,ig,L},ig,l∈[1,2,...,K],g=1,...,G,l=1,...,L;p3比特经过星座映射后输出为L个符号sg={sg,1,sg,2,...,sg,L},sg,l∈ζ,g=1,...,G,l=1,...,L,ζ表示Q维的星座集合。
7.根据权利要求3所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述步骤1中FBMC块产生器的输出数据为x=[x(0),...,x(M‑1)],x(m)∈{0,ζ},m=0,...,M‑1。
8.根据权利要求3所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述步骤2中经第Fn号滤波器基函数gn(t)调制的复合索引调制发送信号表示为其中,附加相位 子载波间隔ν和符号周期T满足ν=1/T,am,n和bm,n是x(m)的实部和虚部,由于静默子载波的引入,部分am,n和bm,n可能为0值。
9.根据权利要求3所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述步骤3中将接收信号的均衡结果 送入检测器,检测过程分为如下步骤:步骤1:进行原型脉冲检测,通过最大似然检测确定滤波器组基函数索引信息 对 进行滤波器组解调;
步骤2:经FBMC块分组器得到各组接收信号y1~yG;
步骤3:分组进行子载波状态检测,通过最大似然准则确定各组活跃子载波索引信息同时将活跃子载波上承载的数据符号作为待译码的星座符号
10.根据权利要求3所述的一种滤波器组联合子载波多维索引调制水声通信系统的通信方法,其特征在于,所述步骤3中将 分别输入滤波器索引译码模块、子载波索引译码模块、星座符号译码模块得到相应比特,经比特并流器合并得到恢复的发送比特流。