[发明专利]一种多进制数字通信载波调制方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，用于将线性调频相移键控载波信号进行拆分和重新组合以提高不同编码载波信号的差异，实现高效和低误码率通信的方法，具体涉及一种多进制数字通信载波调制方法。

背景技术

海洋面积占地球面积的70%以上，随着人类经济和社会的发展，开发和利用海洋已经成为各国的重要发展战略。海洋资源的开发离不开水下通信，水下无线通信成为通信研究的新热点问题。与自由空间无线通信（如手机通信）相比，由于水声信道对电磁波衰减严重，即使选用超低频（小于10KHz），配上兆瓦级的发射功率和庞大天线，在海水中也只能传输100米左右，数据传输率仅为100bits/s左右，因此水下通信一般采用声音信号，即水声通信。水声信道具有多途效应显著、噪声复杂、多普勒频移严重、可用带宽小等特点，因此，很多自由空间成熟的通信方法无法适用于水声信道。

目前，采用四进制移相键控（QPSK）调制、被动式时间反转镜均衡结合匹配滤波进行解码的水下通信方案被广泛应用，但该方案在低信噪比情况下误码率较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多进制数字通信载波调制方法，通过增加调制信号波形之间的差异来降低在强噪声下匹配滤波输出错误匹配的几率从而降低误码率，同时通过增大载波差异也能够使更多信息编码到载波中，提高了信息传输的比特率。

本发明所采用的技术方案是，一种多进制数字通信载波调制方法，该方法按以下步骤具体实施：

步骤1、对线性调频相移键控载波信号进行拆分

拆分原则是，

1.1）每一个小段的段头和段尾相同；

1.2）每个相移对应的载波信号被拆分的段数与这个相移情况下要编码的二进制数的个数相同；

步骤2、将拆分得到的载波信号小段进行编号

将步骤1中拆分得到的载波信号小段，按照其在原线性调频相移键控载波信号中的位置先后进行编号；

步骤3、按不同顺序重新排列组合得到多个新的载波信号

将步骤2中得到的具有编号的载波小段首尾相接进行重新组合，要求每一个重组信号在相同次序上的载波小段编号不同，使得各载波信号波形间的差异性最大。

本发明方法的有益效果是，能够在水声信道中，实现高信息传输率，低误码率水声通信，具体优点在于：

1）在原相移键控载波信号的基础上通过拆分和重组得到多个不同载波信号实现了在原相移键控载波基础上的多进制编码和调制，成倍地提高了在相同载波时段内的信息传输比特率，进而成倍提高了通信速度。

2）与原相移键控载波信号相比，扩大了不同信息载波之间的差异，从而使得解码后不同信息载波信号之间区分更加明显，容易匹配解码，降低了通信的误码率。

附图说明

图1是现有的水声通信系统框图；

图2是现有的单频调频载波相移键控调制波形；

图3是现有的线性调频载波相移键控调制波形；

图4是现有的被动式时间反转镜信道均衡方法原理图；

图5是现有的水声通信信息发送格式示意图；

图6是本发明方法实施例的四进制调制载波波形；

图7是本发明方法实施例采用初始相位为0的传统线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分八进制调制载波波形；

图8是本发明方法实施例采用初始相位为π的传统线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分八进制调制载波波形；

图9为本发明方法实施例采用初始相位为0的线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分十六进制新载波波形；

图10为本发明方法实施例采用初始相位为π/2的线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分十六进制新载波波形；；

图11为本发明方法实施例采用初始相位为π的线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分十六进制新载波波形；；

图12为本发明方法实施例采用初始相位为3π/2的线性调频四进制载波信号经过拆分重组得到的部分十六进制新载波波形；；

图13是本发明方法所用的水声通信信道多径示意图；

图14是上述的几种实施例在不同信噪比情况的误码率变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。