[发明专利]一种高频带利用率MT-MFSK水声通信方法

说明书

本发明提出一种高频带利用率MT‑MFSK水声通信方法，包括：步骤1)在发射端，对信源比特流进行分组，生成多个2^M进制符号，对多个2^M进制符号进行非二进制不规则重复累加编码，进行MT‑MFSK调制和变换形成若干个多载波符号，将所述多载波符号组装成一个数据包，通过DA芯片转换成模拟信号由换能器发出；步骤2)在接收端，换能器接收到的模拟信号，经过放大和AD转换后提取出若干多载波符号，对每个多载波符号进行软解调获得多进制符号的软信道信息，进行非二进制不规则重复累加编码的迭代译码，输出比特流，结束后对输出的比特流进行校验；如果校验正确，译码结束；如果校验错误，且未达到最大迭代次数，开始新一轮迭代译码。

技术领域

本发明属于水声通信技术领域，具体涉及一种高频带利用率MT-MFSK水声通信方法。

背景技术

随着人类海洋开发、海洋利用和海洋探索活动的日益增加，人类对水下数据获取和数据传输技术的需求也越来越大。声波可以在海洋中(水下)传播很远的距离，是海洋中主要的信息载体。利用声波进行水下探测和通信是目前最可行的技术手段。

由于海面和海底对信号的密集反射和折射，水声信道多径扩展非常严重。由于载体运动以及信道界面和介质的运动，信号产生了多普勒频移和多普勒扩散。水中声速在1500m/s附近，相对运动速度与声速的比值常常在千分之几左右，这个量级比无线电环境下的多普勒效应大好几个数量级，这表明在水声通信中多普勒效应对系统有更大的影响，远比无线电通信严重。因此，水下声信道是一个典型的多径(多途)、时变和频散的信道，声波在其中的传输行为十分复杂。

多元频移键控(M-ary Frequency Shift Keying，MFSK)技术每次从N个频率的载波中选取一个传号载波，有N种不同的选择，因而可以传输N个信息符号。在水声通信中，MFSK可靠性高，但其频带利用率较低。在不增加带宽的条件下，为提高水声通信速率，考虑采用多音频多元频移键控(Multiple Tone-M-ary Frequency Shift Keying，MT-MFSK)技术。MT-MFSK每次从N个频率的载波中选取K个传号载波，有C_N^K种不同的选择，因而可以传输更多个信息符号。MT-MFSK作为多进制调制方式，当其载波总数N和每次传号载波数K确定后，就可以根据C_N^K的取值，确定MT-MFSK的阶数M，需要满足的关系式为2^M≤C_N^K2^M+1。

与MFSK一样，MT-MFSK的N个载波间互为正交，但是MT-MFSK传号载波组间不正交。相比于MFSK，由于MT-MFSK传号载波组不正交，MT-MFSK可靠性降低。若要发挥MT-MFSK高频带利用率的优势，就需要寻找合适的信道编码方案，弥补MT-MFSK传号载波组不正交带来的可靠性损失。

发明内容

本发明的目的在于解决MT-MFSK载波组不正交造成可靠性损失的问题，为实现上述目的，本发明提供一种高频带利用率MT-MFSK水声通信方法，包括：

步骤1)在发射端，对信源比特流进行分组，生成多个2^M进制符号，对所述多个2^M进制符号进行非二进制不规则重复累加编码，然后进行MT-MFSK调制，再经频域映射、离散傅里叶逆变换IFFT、加循环前缀、峰均比抑制和加滚降形成若干个多载波符号，将所述若干个多载波符号组装成一个数据包，通过DA芯片转换成模拟信号，经发射机放大后，由换能器发出；