[發(fā)明專利]自適應(yīng)多制式水聲通信系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811444966.9
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109474304B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉蘭軍;趙昊;黎明;牛炯;周琳;陳家林;任慧;毛吉存
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: H04B1/707
• 分類號: H04B1/707;H04B1/7073;H04B1/709;H04B13/02;H04L1/00;H04L25/02;H04L25/03
• 代理公司: 青島清泰聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37256
• 代理人: 張媛媛

1.一種自適應(yīng)多制式水聲通信系統(tǒng)，包括發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)送設(shè)備包括：信道編碼模塊、調(diào)制方式選擇模塊、數(shù)字調(diào)制模塊、擴(kuò)頻調(diào)制模塊、OSDM調(diào)制模塊、數(shù)據(jù)組幀模塊，各模塊依次連接；所述信道編碼模塊對輸入的信息碼元進(jìn)行編碼處理并輸出信號至調(diào)制方式選擇模塊；所述調(diào)制方式選擇模塊根據(jù)擴(kuò)頻及OSDM調(diào)制技術(shù)，生成不同的調(diào)制方式進(jìn)行選擇，并根據(jù)信道的最大時延擴(kuò)展與接收機(jī)的接收信噪比信息，判斷信道狀態(tài),調(diào)整自適應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)不同調(diào)制方式的切換；所述數(shù)字調(diào)制模塊在選擇的調(diào)制方式下對信號進(jìn)行數(shù)字調(diào)制并將信號傳輸至擴(kuò)頻調(diào)制模塊進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，所述OSDM調(diào)制模塊將擴(kuò)頻調(diào)制模塊輸出的調(diào)制信號進(jìn)行OSDM調(diào)制并將調(diào)制信息傳輸至數(shù)據(jù)組幀模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)組幀；

所述接收設(shè)備包括：同步模塊、信道均衡模塊、調(diào)制方式判斷模塊、OSDM解調(diào)模塊、解擴(kuò)頻模塊、數(shù)字解調(diào)模塊以及信道譯碼模塊，各模塊依次連接；同步模塊將接收的水聲信道傳輸?shù)陌l(fā)射信號進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理，識別出有效數(shù)據(jù)，信道均衡模塊根據(jù)識別的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行信道估計與信道均衡處理，調(diào)制方式判斷模塊根據(jù)信道均衡模塊輸出的數(shù)據(jù)判斷數(shù)據(jù)數(shù)字調(diào)制方式，所述OSDM解調(diào)模塊根據(jù)調(diào)制方式判斷模塊識別的調(diào)制方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的OSDM解調(diào)，解擴(kuò)頻模塊將OSDM解調(diào)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的解擴(kuò)處理并傳輸至數(shù)字解調(diào)模塊進(jìn)行數(shù)字解調(diào)，信道譯碼模塊將數(shù)字解調(diào)后的信號進(jìn)行解碼，恢復(fù)出原信道輸入數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多制式水聲通信系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送設(shè)備進(jìn)一步包括升采樣模塊以及上變頻模塊，所述升采樣模塊與數(shù)據(jù)組幀模塊連接，對組幀后的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行升采樣處理；所述上變頻模塊與升采樣模塊連接，將升采樣處理后的信號進(jìn)行濾波及上變頻混頻處理，形成發(fā)射信號傳輸至水聲信道。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)多制式水聲通信系統(tǒng)，其特征在于，所述接收設(shè)備進(jìn)一步包括多普勒補(bǔ)償模塊、下變頻模塊、降采樣模塊，所述多普勒補(bǔ)償模塊與同步模塊連接，所述下變頻模塊與多普勒補(bǔ)償模塊及降采樣模塊連接，所述降采樣模塊與信道均衡模塊連接；多普勒補(bǔ)償模塊對通帶內(nèi)有效信號進(jìn)行多普勒估計與補(bǔ)償并將補(bǔ)償后的信號傳輸至下變頻模塊進(jìn)行下變頻處理，所述降采樣模塊將下變頻后的信號進(jìn)行降采樣處理并傳輸至信道均衡模塊。

4.一種自適應(yīng)多制式水聲通信方法，采用權(quán)利要求1-3任一項所述的自適應(yīng)多制式水聲通信系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)擴(kuò)頻及OSDM調(diào)制技術(shù)，生成不同的調(diào)制方式；

S2：根據(jù)信道的最大時延擴(kuò)展與接收機(jī)的接收信噪比信息，判斷信道狀態(tài),調(diào)整自適應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)不同調(diào)制方式的切換，對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

S3：將調(diào)制信息添加到調(diào)制后的數(shù)據(jù)幀中完成數(shù)據(jù)組幀；

S4：在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理，解析該幀數(shù)據(jù)的調(diào)制信息；

S5：進(jìn)行信道估計與信道均衡，根據(jù)解析出的調(diào)制信息判斷相應(yīng)的調(diào)制方式，并進(jìn)行相應(yīng)解調(diào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)多制式水聲通信方法，其特征在于，對步驟S3中完成數(shù)據(jù)組幀后的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行升采樣、帶通濾波及上變頻處理，形成發(fā)射信號經(jīng)過水聲信道發(fā)送；

所述步驟S4中在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理，解析該幀數(shù)據(jù)的調(diào)制信息的方法為：通過在接收端對同步的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒估計與補(bǔ)償，以及進(jìn)行下變頻及降采樣處理，確定有效數(shù)據(jù)幀的位置信息；對有效數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，獲取該幀數(shù)據(jù)的調(diào)制信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)多制式水聲通信方法，其特征在于，所述步驟S2中根據(jù)信道的最大時延擴(kuò)展與接收機(jī)的接收信噪比信息，調(diào)整自適應(yīng)參數(shù)的方法為：

根據(jù)調(diào)整系統(tǒng)自適應(yīng)參數(shù)M、K、R；

其中，M表示OSDM系統(tǒng)的待調(diào)制數(shù)據(jù)的向量長度，K表示數(shù)據(jù)擴(kuò)頻長度，R表示數(shù)字調(diào)制階數(shù)，D表示水聲信道的最大時延擴(kuò)展，表示接收信噪比，P為自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整輸出函數(shù)，F(xiàn)為聯(lián)合判決函數(shù)。