[发明专利]一种猝发式水声通信方法

说明书

本发明提供的是一种猝发式水声通信方法。将二进制待传输信息进行分割，根据发射换能器最佳发射频率范围计算频率差的最小量化间隔，将分割后的二进制信息分别用于计算基准低频段信号与时延及频率差负载信号间的频率差与时间差，将时延差与频率差调制在基准低频段信号与时延及频率差负载信号间，完成基于时频联合的猝发式水声通信调制。在接收端同步完成后，利用基准低频段信号本地参考信号对每个码片再次进行同步，并完成信号截取，对截取的每个码片中所携带的时延差及频率差进行估计，并基于调制时的最小量化间隔，对差值进行解调，得到调制信息。本发明简单易行，可靠性高，又能根据帧信号特殊结构抵抗水下多途及干扰。

技术领域

本发明涉及的是一种水声通信方法，具体地说是一种猝发式水声通信方法。

背景技术

近二十年来，随着计算机技术等各个领域的发展和进步，水声通信技术的发展也得到了技术上支持，研究方法和硬件设备等方面都有了根本性的提升，因此水声通信技术得到了快速的发展。

受水下多途、环境噪声、边界损耗、扩展损失等特性的影响，海洋科研领域内对稳健可靠水声通信算法的需求逐渐显露了出来。在现有的众多水声通信方法中，扩频通信系列算法具有较强的稳健性，但其通信速率低于正交频分复用(OFDM)水声通信算法，且扩频通信系列算法的稳定性建立在将1bit信息调制在单个码片或一段码片序列上，因此造成了通信速率较低的情况。

公开号为CN106375023A的专利文件中，公开了一种基于多进制chirp-rate键控调制的声波通信方法及系统，该方法将待传输二进制信息进行多进制调制，采用chirp-rate键控的形式对信号进行调制，在接收端采用匹配滤波器最大值判决比较进行解调，该方法提高了频带的利用率，增加了对信息的负载能力。公开号为CN104901776A的专利文件中中公开了一种基于参量阵的差分Pattern时延差编码水声通信方法，该方法待传输信息调制在了信号间的时延差上。但是目前尚无一种通信算法同时在一个码片内携带时延差信息与频率差信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在水声通信信道中稳健可靠性高的猝发式水声通信方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：将二进制待传输信息按每n bits进行分割，其中n_fbits用于计算频率差、n_tbits用于计算时延差；

步骤二：根据发射换能器发射频率范围划分基准低频段信号频率范围及时延及频率差负载信号频率范围，并确定频率差的最小量化间隔，根据设定的码片长度，确定时延差的最小量化间隔及线性调频信号的调频率；

步骤三：根据时延及频率的最小量化间隔及已分割好的待传输信息计算每个码片中存在的时延差与频率差，得到频率差序列与时延差序列；

步骤四：调制基准低频段信号与时延及频率差负载信号，并加入时延差与频率差，形成一段猝发式水声通信码片；

步骤五：将获得多段通信码片按照顺序进行组合，并在每段码片的基准低频段信号间添加空白保护间隔，获得完整数据通信信号；

步骤六：在完整数据通信信号前加入同步头信号，并在同步头信号后添加一段空白保护间隔，组合后得到完整的猝发式水声通信发射信号；

步骤七：将完整的猝发式水声通信发射信号经过功率放大器后通过换能器送入水声信道；

步骤八：使用水听器接收信号；

步骤九：采用与同步头信号相同的本地参考信号对接收信号进行拷贝相关运算，找到最大峰值处所对应的时间点，加上同步头信号后的保护间隔时间长度，确定完整发射信号的起始时间点；

步骤十：采用与基准低频段信号相同的本地参考信号对接收信号进行拷贝相关运算，找到最大峰值处所对应的时间点，减去每个基准低频段信号的持续时间长度，确定每个码片的起始时间点；