[發(fā)明專利]一種基于串行組合的水下電流場通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010217703.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111431833B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李北明;賈佩松;綦俊煒;徐以東
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/00;H04B13/02
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1.一種基于串行組合的水下電流場通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：發(fā)射端將信源數(shù)據(jù)按照K比特一幀連續(xù)發(fā)送n幀，在n幀數(shù)據(jù)發(fā)送前發(fā)送固定的同步頭數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)準(zhǔn)同步，同步頭后發(fā)送n幀；發(fā)射端發(fā)送信號的具體步驟為：

步驟1.1：發(fā)射端將信源數(shù)據(jù)中每K比特數(shù)據(jù)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換變成并行數(shù)據(jù)，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送持續(xù)時間為KT_d，T_d為信源周期；將K比特并行數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)－頻率順序映射器從一個頻率族中選取r個要發(fā)送的頻率和先后發(fā)送順序，并按照發(fā)送順序把頻率、頻率，…,頻率送入發(fā)送存儲器相應(yīng)位置，每個頻率持續(xù)時間增加到KT_d/r，r個頻率使用相同初始相位；

所述的頻率族共包含M個水下電流場可用頻率f₁,f₂,..f_i..f_M，每組總共有種發(fā)送串行組合頻率和順序可以選擇，對應(yīng)能傳輸比特的信息數(shù)據(jù)，[x]表示對x取整數(shù)部分，則對應(yīng)的每組發(fā)送的信息數(shù)據(jù)K是：

步驟1.2：通過發(fā)送存儲器順序發(fā)送r個頻率形成串行組合的水下電流場通信調(diào)制信號：

式中，為根據(jù)發(fā)送信息通過數(shù)據(jù)－頻率選擇映射器選取的r個要發(fā)送的頻率和發(fā)送順序，其中i＝1,2,...,r；其余頻率為因此發(fā)送信號還是為1個載波信號；

步驟1.3：將串行組合的水下電流場通信調(diào)制信號經(jīng)功率放大后通過水下電偶極子天線發(fā)射出去；經(jīng)功率放大后的串行組合的水下電流場通信調(diào)制信號為：

式中，P是載波功率；

步驟2：接收端通過同步頭實現(xiàn)準(zhǔn)同步后，在KT_d/r時間內(nèi)把接收到的信號輸入到M個混沌解調(diào)器，每個混沌解調(diào)器同時輸入不同本地載波f_i，頻率f_i為頻率族中的一個頻率，得到M個混沌解調(diào)器的輸出值；

在高斯白噪聲信道下，接收端水下電偶極子天線接收到的信號為：

r(t)＝s(t-τ)+n(t)+J(t)

式中，τ為通信傳播時延；n(t)為高斯白噪聲，其雙邊帶功率譜密度為N₀/2；J(t)為干擾信號；

如果輸入信號超出本地載波頻率5％范圍，則混沌解調(diào)器輸出為近乎0電平的解調(diào)信息V_L電平；如果輸入信號包含f_i，則混沌解調(diào)器輸出1信號V_H電平；混沌解調(diào)器的輸出值由公式表示為：

其中n’_i+J’_i是混沌解調(diào)器對于噪聲和干擾的解調(diào)；

步驟3：從在KT_d/r時間內(nèi)獲得的M個混沌解調(diào)器輸出值中選取絕對值最大的1個輸出值，將選取的輸出值所對應(yīng)的頻率序號輸入到接收存儲器相應(yīng)位置；其中，選取的混沌解調(diào)器的輸出值大于系統(tǒng)啟動門限|(V_H+n'_i+J'_i)/2|的值；

步驟4：重復(fù)執(zhí)行步驟3，一共執(zhí)行r次，總共持續(xù)KT_d時間；

步驟5：將接收存儲器中的頻率和順序關(guān)系送入頻率順序－數(shù)據(jù)逆映射器，解調(diào)出發(fā)送信息，還原出接收的K比特并行信息；

步驟6：將K比特并行數(shù)據(jù)經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換，得到K比特還原信源數(shù)據(jù)；把發(fā)射端連續(xù)發(fā)送的n幀數(shù)據(jù)逐幀還原為信源數(shù)據(jù)。