[發明專利]利用短脈沖短時能量譜定時的時延差編碼方法

有效

• 申請號: 201811411551.1
• 申請日: 2018-11-24
• 公開（公告）號: CN109412703B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 蔣佳佳;徐俊宇;王憲全;李春月;孫中波
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04B14/02
• 分類號: H04B14/02;H04B14/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種利用短脈沖短時能量譜定時的時延差編碼方法，包括：選擇一個短脈沖作為時延差碼元信號；通信雙方制定編碼表；在通信過程中，首先加入起始碼和校準碼，每次依次讀取n bit數據需要發送的信息，提前制定的編碼表確定T值，在上一個碼元信號結束后的時間后加入下一個碼元信號，使這兩個相鄰碼元信號的短時能量譜的相鄰尖峰的間隔時間恰好為T，再依次提取下一個n bit信息，執行相同的編碼操作，如此反復，將所有需要發送的信息轉換為一串包含有效信息的碼元序列，最后加入結束碼，最終編碼完成的信號的組成為起始碼+校準碼+一串包含有效信息的碼元序列+結束碼。

技術領域

本發明屬于無線通信編碼領域，是一種利用短時能量譜對短脈沖序列聲波信號進行編碼的方法及裝置。

背景技術

目前常用的無線通信調制與編碼方法有很多，例如：調幅、調頻、調相、脈沖編碼調制、脈沖幅度調制、曼徹斯特編碼等等。上世紀90年代，哈爾濱工程大學提出了Pattern時延差編碼。

Pattern時延差編碼屬于脈位編碼，文獻[1](殷敬偉.時反鏡Pattern時延差編碼水聲通信技術研究[D].哈爾濱工程大學.2006)中采用了拷貝相關時延估計的方法進行譯碼。這種編碼與譯碼方法需要選擇自相關性極好，互相關性弱的Pattern碼作為碼元，將數字信息調制在碼元窗的時延差信息中，不同的時延差值代表不同的信息。

這種編碼方法雖然有較好的抗干擾性，但是必須選用自相關峰尖銳，互相關性弱的Pattern碼作為碼元信號，符合這一條件的碼元較少，難以選擇。且自相關與互相關運算的計算量較大，對硬件平臺的運算速度要求較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠利用任何短脈沖作為碼元進行時延差編碼，且計算量較小的編碼方法。技術方案如下：

一種利用短脈沖短時能量譜定時的時延差編碼方法，設T為碼元序列的短時能量譜上的相鄰尖峰之間的時間間隔，T_S為碼元信號的短時能量譜上的尖峰與碼元信號開始位置的時間間隔，T_E為碼元信號的短時能量譜上的尖峰與碼元信號開始位置的時間間隔，此時延差編碼方法包括以下步驟：

1)選擇一個短脈沖作為時延差碼元信號；

2)通信雙方制定編碼表，方法如下：通信雙方規定相鄰尖峰之間的最大時間間隔t以及每個時間間隔上編碼的數據量為nbit，將t劃分為2ⁿ個跨度相等的時間區域，T的值在不同的時間區域內代表不同的數字量信息，當T滿足下式時，其代表的數字量信息在數值上等于m的n bit的數字量信息，將所有需要傳輸的信息編碼完成后形成一串包含有效信息的碼元序列，相鄰碼元之間的時間間隔的大小代表不同的數字量信息：

3)在通信過程中，首先加入起始碼和校準碼，每次依次讀取nbit數據需要發送的信息，提前制定的編碼表確定T值，在上一個碼元信號結束后的T-T_S-T_E時間后加入下一個碼元信號，使這兩個相鄰碼元信號的短時能量譜的相鄰尖峰的間隔時間恰好為T，再依次提取下一個nbit信息，執行相同的編碼操作，如此反復，將所有需要發送的信息轉換為一串包含有效信息的碼元序列，最后加入結束碼，最終編碼完成的信號的組成為起始碼+校準碼+一串包含有效信息的碼元序列+結束碼；

4)編碼完成后根據需求在不同介質中通信進行通信。

優選地，起始碼由兩個碼元信號組成，其短時能量譜有兩個尖峰，兩個尖峰之間的時間間隔小于，在做譯碼處理時，通過不斷計算短時能量譜上的相鄰尖峰之間的時間間隔來進行譯碼，使數據傳輸開始信號的檢測和提取有效信息的過程具有共通性；校準碼為一個碼元信號，其攜帶的信息為一個標準值，通過這一標準值判斷信號衰減后的平均幅值；結束碼與起始碼形式相同，一個作為幀頭一個作為幀尾。