[發明專利]一種基于時反鏡循環移位能量檢測的水聲通信方法

有效

• 申請號: 201510616036.7
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105356907B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 殷敬偉;杜鵬宇;朱廣平;郭龍祥;張曉;唐勝雨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04B1/7097
• 分類號: H04B1/7097;H04B1/715;H04L27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是水聲通信領域，具體涉及一種中遠程水聲通信中的低復雜度、低功耗以及高可靠性的基于時反鏡循環移位能量檢測的水聲通信方法。

背景技術

在近代海洋開發中，水聲技術作為主導技術之一，擁有廣闊的發展空間。水聲通信一直是水聲技術中的一個重要研究領域，受到人們的廣泛關注。水聲信道是一個帶寬有限、多徑干擾嚴重的時、頻、空變信道。水聲信道的復雜性及多變性嚴重限制了水聲通信性能。

循環移位擴頻水聲通信利用擴頻序列的循環移位特性對信息序列進行映射編碼，可成倍數地提高直擴系統的通信速率。但是，載波相位跳變及水聲信道的多途擴展嚴重制約著循環移位擴頻通信系統的性能，體現在：(1)載波相位跳變使得循環移位擴頻系統的擴頻增益嚴重下降；(2)信道多途擴展使得循環移位擴頻系統產生嚴重的碼內干擾和碼間干擾。雖然現有的一些自適應信道均衡技術可以很好的解決信道多途干擾，同時通過內嵌鎖相環的方式實時跟蹤載波相位，但是這些方法均需要較高的信噪比條件。

本發明在循環移位擴頻系統接收端提出基于時反鏡循環移位能量檢測的解碼處理方法，通過循環移位能量檢測可以有效抑制載波相位跳變對系統解碼的影響，同時利用實時跟蹤估計水聲信道并進行時反處理可有效抑制水聲信道多途擴展帶來的影響，從而提高了循環移位擴頻系統的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有較低的復雜度、高可靠性，可有效抑制載波相位跳變和水聲信道多途擴展的影響的基于時反鏡循環移位能量檢測的水聲通信方法。

本發明是這樣實現的：

(1)在發射端首先對信息序列進行串并轉換，串并轉換的過程是根據所選的擴頻序列長度將二進制信息序列以n bit為一組轉換成十進制序列，其中n為擴頻序列的階數；選用5階的M序列、發送序列為[0010100001]時，信息序列分成兩組[00101]和[00001]，每組按照左邊為最高位進行轉換，得到十進制序列[51]；

(2)利用得到的十進制序列對擴頻序列進行循環移位擴頻編碼，循環移位的次數即為當前十進制數的數值；對循環移位擴頻編碼后的數據進行BPSK載波調制，若循環移位擴頻編碼后的序列時域波形為c_N[i](t)，則載波調制后的發射信號為c_N[i](t)cos(ω_ct)；得到的循環移位擴頻信號經過發射換能器發送進入水聲信道；

(3)接收端使用水聽器接收信號，經濾波放大后，用復載波與接收信號相乘完成解調；解調后的信號進行分塊處理，每塊持續時間為擴頻序列符號周期；

(4)在對當前符號進行解碼時利用上一個擴頻符號周期信號進行信道估計/更新，并將估計/更新得到的信道對當前擴頻符號進行時反處理；

(5)時反處理后的信號進行循環移位能量檢測，通過尋找輸出能量極大值來檢測當前擴頻序列循環移位次數；通過并串轉換還原發送序列，并串轉換即為串并轉換的反過程。

本發明的有益效果在于：

(1)采用復信號解調配合循環移位能量檢測可以有效抑制載波跳變干擾，系統接收端無需鎖相環實時跟蹤載波相位，降低了接收端系統復雜度。

(2)對水聲信道實時估計/更新，可使用與快速變化信道，保證系統在快速變化的信道條件下任然可以獲得時反處理增益，有效抑制水聲信道干擾。

(3)該方法可適用于低信噪比條件。

附圖說明

圖1為算法原理框圖；

圖2為信道估計原理圖；

圖3為海試試驗實測水聲信道；

圖4為海試試驗實際接收信號波形；

圖5為時反鏡循環移位能量檢測輸出結果；

圖6為循環移位擴頻系統輸出結果對比；

圖7為蓮花湖實測水聲信道；

圖8為循環移位擴頻系統輸出結果對比。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述。