[發明專利]一種基于串行組合的水下電流場通信方法

有效

• 申請號: 202010217703.5
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111431833B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 李北明;賈佩松;綦俊煒;徐以東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L27/00;H04B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于水下電流場通信技術領域，具體涉及一種基于串行組合的水下電流場通信方法。本發明解決了普通水下電流場通信的傳輸效率低的問題，提高傳輸效率，但又保持了每次只發送一個載波的優點，同時具有更加高安全性和高保密性，較好的解決了傳輸效率與載波數量的矛盾；解決了載波數量較多對于混沌解調器的影響較大的問題，更加有利于判決，可以使接收效果更好，在更低的信噪比下實現水下通信，有效增加通信距離。為了取得較高的傳輸效率，本發明的復雜程度有所提高，但在當前專用集成電路飛速發展的情況下，此復雜度也是可以接受的。

技術領域

本發明屬于水下電流場通信技術領域，具體涉及一種基于串行組合的水下電流場通信方法。

背景技術

現代水下通信對通信高效性和載波數量限制的要求日益增高。并行多載波的水下電流場通信是一種水下電流場通信的改進方式，是一種具有較高通信效率的水下電流場通信方式，同時具有抗干擾能力強、不受環境惡劣影響等優點。但是常規并行多載波的水下電流場通信方式每次發送的頻率個數都是固定的r個，但在信道急劇惡劣時，仍然發送較多的r個頻率數量，就會造成接收誤碼率升高，甚至是中斷通信；而普通水下電流場通信使用固定的一個載波1比特1比特發送數據，傳輸效率很低；本發明提出一種基于串行組合的水下電流場通信方法，保持了普通水下電流場通信和并行多載波水下電流場通信的各自優點，既具有較高的傳輸效率，又每次只選擇一個載波發送進行通信，降低了系統發射機對功放部分的動態范圍的要求，有效降低并行多載波水下電流場波形變化較大所造成動態范圍較大的影響；而且具有了水下電流場通信的高度的安全性和保密性，通過改變映射關系方便提高用戶信息安全；另一個優點是由于每組內前后使用不同載波頻率發送信息，使接收端更容易實現準位同步信號。目前，許毅信在《水下傳導電流場混沌通信技術的研究》(哈爾濱工程大學碩士論文，2018.3，指導教師：李北明)使用混沌陣子構建水下傳導電流場通信系統，但是傳輸效率很低，每次只能傳輸1比特信息，而且安全保密性較差，非常容易被破解。本發明提出一種基于串行組合的水下電流場方法，既保持并行多載波水下電流場通信的傳輸高效率，又有效減少發送載波數量，較好的解決了傳輸效率與載波數量的矛盾，而同樣普通水下電流場通信也是發送r次，傳輸r比特信息，串行組合的水下電流場通信方法傳輸效率比其提高數倍以上。減少發送載波數量可以使接收效果更好，使接收端M個混沌解調器更加有利于區分出到底哪個載波發送，更易于實現解調，具備十分廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供既能保持并行多載波水下電流場通信的傳輸高效率，又能有效減少發送載波數量，較好的解決了傳輸效率與載波數量的矛盾，具有較高的安全性和高保密性，解決現有的水下電流場混沌通信的傳輸效率低的問題，同時也較好的解決載波數量較多對于混沌解調器的影響較大的問題，更加有利于判決，可以使接收效果更好，在更低的信噪比下實現水下通信，有效增加通信距離的一種基于串行組合的水下電流場通信方法。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：包括以下步驟：

步驟1：發射端將信源數據按照K比特一幀連續發送n幀，在n幀數據發送前發送固定的同步頭數據進行系統準同步，同步頭后發送n幀；發射端發送信號的具體步驟為：

步驟1.1：發射端將信源數據中每K比特數據經過串并轉換變成并行數據，一幀數據發送持續時間為KT_d，T_d為信源周期；將K比特并行數據根據數據－頻率順序映射器從一個頻率族中選取r個要發送的頻率和先后發送順序，并按照發送順序把頻率、頻率，…,頻率送入發送存儲器相應位置，每個頻率持續時間增加到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，每組總共有種發送串行組合頻率和順序可以選擇，對應能傳輸比特的信息數據，[x]表示對x取整數部分，則對應的每組發送的信息數據K是：