[發(fā)明專利]一種基于模式調(diào)頻的水聲通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210075183.4
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102629879A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋崗;曹曉珊;楊萃;曹燕
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04B1/711
• 分類號: H04B1/711;H04B13/02;H04L27/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種基于模式調(diào)頻的水聲通信方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)每個符號所含比特數(shù)為m，設(shè)計由M＝2^m個不同模式的調(diào)頻曲線組成的調(diào)頻模式組：即M個調(diào)頻曲線f_i(t)，代表M種不同的二進制符號，i＝1，L，M，即i為1～M中的整數(shù)；同時，得到調(diào)頻模式組對應(yīng)的特征向量庫

(2)產(chǎn)生M個調(diào)頻模式對應(yīng)的M個發(fā)送符號波形：在通信發(fā)送端，使用調(diào)諧產(chǎn)生器，根據(jù)發(fā)送功率、中心頻率f₀及M個調(diào)頻模式，即M個調(diào)頻曲線f_i(t)，產(chǎn)生M個符號波形s_i(t)，i＝1，L，M，即i為1～M中的整數(shù)；

(3)發(fā)送端對原始信息數(shù)據(jù)進行編碼和調(diào)制，然后發(fā)送出去：發(fā)送端有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則將原始信息數(shù)據(jù)通過信源編碼產(chǎn)生待調(diào)制數(shù)據(jù)流；對每m個比特的數(shù)據(jù)流進行非線性調(diào)頻，即是在M個符號波形中選用其對應(yīng)的符號波形作為其調(diào)頻信號；調(diào)頻信號與調(diào)頻信號之間加入保護間隔組成發(fā)送端的發(fā)送信號，該發(fā)送信號通過換能器送入水聲信道；

(4)接收端對接收信號進行解調(diào)和瞬時頻率估計：接收端通過水聽陣器接收信號并將接收信號進行A/D轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換后的信號采用抗多徑接收處理，去除保護間隔后得到接收的調(diào)頻信號；對調(diào)頻信號先進行相干解調(diào)，把信號的中心頻率從f₀變?yōu)?；然后對其進行分段，分段段長根據(jù)接收信號的信噪比估計來確定，若分成N段，則最后對N段中的每段信號都進行瞬時頻率估計，得到N個頻率估計值f_i，i＝1，L，N，即i為1～N中的整數(shù)；

(5)對瞬時頻率估計值進行曲線擬合，重構(gòu)接收調(diào)頻信號的時頻曲線：獲得頻率估計值fi后，采線性內(nèi)插法對頻率估計值進行曲線擬合，重構(gòu)接收信號的時頻曲線，i＝1，L，N，即i為1～N中的整數(shù)；

(6)對接收調(diào)頻信號的時頻曲線進行模式識別，判決出發(fā)送符號：對接收信號的時頻曲線進行預(yù)處理，對時頻曲線進行帶寬歸一化以便與步驟(1)中設(shè)計的調(diào)頻曲線進行匹配；然后通過分類器處理，對時頻曲線進行模式識別從而確定與接收信號對應(yīng)的調(diào)頻模式，判決出對應(yīng)的符號；每個時頻曲線判決出的符號對應(yīng)m個比特；

(7)最后經(jīng)信源譯碼恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模式調(diào)頻的水聲通信方法，其特征在于步驟(1)中，所設(shè)計的調(diào)頻模式組中，各調(diào)頻模式對應(yīng)的調(diào)頻曲線滿足：不同曲線之間的形狀的相似度小于預(yù)設(shè)相似度閾值d，相似度采用用兩曲線的特征距離來表征；首先對擬采用的調(diào)頻曲線進行特征提取得到特征向量，然后計算兩兩特征向量之間的特征距離，若特征向量具有n個特征值，第i、j個調(diào)頻曲線的特征向量分別為及則它們之間的特征距離為

Dji=Σk=1nwkd(λjk,λik)]]>(公式4)

其中w_k表示特征向量第k個參數(shù)的權(quán)重，d(λ_jk，λ_ik)表示兩向量的第j個特征值的差距，具體的w_k值及d(λ_jk，λ_ik)計算方式取決于調(diào)頻曲線所采用的特征提取算法。