[发明专利]一种用于多跳水声网络的中继时间反转水声通信机

说明书

一种用于多跳水声网络的中继时间反转水声通信机，发射部分设有同步信号模块、控制字头、扩频调制模块、信息码元、数据调制模块、信息帧时间反转模块、组帧模块、功率放大器和发射换能器，同步信号模块接组帧模块，控制字头经过扩频调制模块接组帧模块，信息码元经数据调制模块接组帧模块，信息帧时间反转模块接组帧模块，组帧模块经功率放大器接发射换能器；接收部分设有接收换能器、前置模块、模数转换器、同步模块、帧拆解、控制字头解码、数据解码器和信息帧时间反转，收换能器经前置模块接模数转换器，模数转换器分别接同步模块和帧拆解，同步模块接帧拆解，帧拆解接控制字头解码、数据解码器和信息帧时间反转，控制字头解码接数据解码器。

技术领域

本发明涉及水声通信机，尤其是涉及一种用于多跳水声网络的中继时间反转水声通信机。

背景技术

随着海洋勘探、资源开发、环境监测、国防安全等领域对长期、实时、大面积海洋信息获取与传输需求的迅猛增加，水声通信及组网技术已成为海洋高技术的热点和前沿。水声信道存在的多径干扰强烈、强烈时变、强背景噪声、长时延等特性对高性能水声通信、网络系统的设计造成极大的挑战。

考虑到直接实现长距离水声通信在发射功率、传输速率等方面的造成技术困难，水声通信网络设计常采用多节点中继的方式实现网络多跳传输。因此，针对采用中继传输的水声多跳网络得到较为广泛的研究。

如中国专利ZL201110177853.9公开一种适用于中心式水声网络多跳网络的路由协议，将网络节点分为三种类型：Sink节点、固定节点和移动节点。并通过Sink节点周期性的广播路由矢量，使得网络节点建立到达Sink节点的多跳路由，节点有数据发送时直接利用该路由进行中继传输，提高网络吞吐量。

中国专利ZL 201210071647.4公开一种用于分布式多跳水声通信网络的媒介访问控制方法，该方法上采用动态竞争的方式平衡网络吞吐量和丢包率性能，并引入伪Tone机制、新的竞争者计数方式来解决隐藏终端和暴露终端问题，提高对分布式多跳水声网络的媒介控制性能。

但是，很显然，通过媒介控制、路由等网络上层协议层来改善水声多跳网络性能仍然需要性能稳定、可靠的水声多跳网络物理层作为基础和保证。而在恶劣的水声信道传输条件下，目前国内外通用的水声通信机在调制解调方案设计上采用的通常是点对点通信方式下的信道均衡、匹配方法，并未考虑到应用于水声多跳网络时可利用的网络中继场景。

如时间反转技术可以有效利用时间、空间聚焦作用抑制多径干扰，运算复杂度低，因而成为近年来水声通信领域的研究热点，得到较为广泛的研究和应用。

中国专利ZL201210495671.0公开一种通过分时实现多通道时间反转的水声通信机以提高通信系能；参考文献(陈东升，童峰，许肖梅.时反联合信道均衡水声通信系统研究[J].声学技术.2011,30(3):195-197)利用被动时反与自适应均衡相联合，在相位相干水下通信系统中表明了此方法的可靠性与高效性；参考文献(宫改云，姚文斌，潘翔.被动时反与自适应均衡相联合的水声通信研究[J].声学技术.2010,29(2):129-134)在被动时反的基础上利用判决反馈均衡、锁相环技术实现多用户的水声信息传输。

与上述点对点水声通信中多通道时间反转可利用空间分集实现多径聚焦类似，在水声多跳网络中，一方面，多个中继节点间的信道存在空间、时间上的分集效应，具备时间反转进行多径聚焦的可能性；另一方面，多跳中继传输中每个中继节点均进行信息帧解调、解码后转发，实际上存在冗余，对网络通信机而言造成较大的运算量和复杂度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的水声网络通信机并未能利用多跳中继中的冗余来实现中继时间反转等问题，提供可降低运算量、提高性能的一种用于多跳水声网络的中继时间反转水声通信机。