[发明专利]一种利用双曲调频进行水下信号发射和接收的方法

摘要

本发明涉及一种利用双曲调频方式来进行水下信号发射和接收的方法，通过将通信信号调制在双曲调频的频率偏移系数上，并且在接收端利用双曲调频信号多普勒不变的特性对该频率偏移系数进行检测，进而获取通信信号。相比传统的HFM‑SS系统，本发明的水声信号发射和接收方法大大增加符号集中的符号的个数，大幅提高通信速率，但又不显著降低原HFM‑SS系统的扩频增益和抗干扰性能。

主权项

1.一种水声信号发射方法，通过将通信信号调制在双曲调频的频率偏移系数上形成数据帧的方式进行发射；所述水声信号发射方法包括以下步骤：步骤(1)：生成一个正调制率的双曲调频信号：其中为信号的中心频率，f_L和f_H分别表示双曲调频信号的最小频率和最大频率，在通信信号带宽内选取，参数T表示双曲调频的符号周期；上述f₀、f_L、f_H和T几个参数的确定需要根据水声通信系统的带宽、数据传输速率综合设计；将该双曲调频信号进行时间反转，得到其对应的负调制率的双曲调频信号s2(t)；步骤(2)：将步骤(1)中得到的两个信号相加得到基本波形信号s(t)＝s1(t)+s2(t)；步骤(3)：构造发射序列集合：首先根据可用带宽和符号周期参数估计最小可分辨的频率偏移值ΔF_min和最大频率偏移比率α_max，按照可用带宽B、最小可分辨频率偏移值和最大频率偏移比率计算最大可用发射符号个数为符号表示向下取整，计算出最小频率偏移系数间隔为假设符号集中的符号个数为2N，则需满足2N≤N_max，在[1‑α_max,1+α_max]区间内选出2N个值作为与发射符号相应的频率偏移系数集合{D₁，D₂，…，D_2N}，只要保证选出的各值间两两之差的绝对值大于该最小频率偏移系数间隔即可；将得到的频率偏移系数集合和步骤(1)中得到的一对双曲调频信号构造如下的发射序列集合，st,i(t)＝s1(Dit)+s2(Dit)，i＝1,2,…,2N；以及步骤(4)：将步骤(2)生成的基本波形信号作为同步信号，然后根据要发送的信号数据选取步骤(3)中生成的发射序列集合中的发射序列，以这样组成的帧结构进行发射。