[發(fā)明專利]一種強抗干擾水下通信方法和接收端

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011441454.4
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112491481B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝雪豐;李宗霖;李鵬奇;曾龍生
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04B15/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍;李智

1.一種強抗干擾水下通信方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1.發(fā)射端使用N個觀測信號分別對原始信源進行觀測，得到N個觀測結(jié)果，將N個觀測結(jié)果調(diào)制為N個低頻聲音信號，將這N個低頻聲音信號順序發(fā)射；

S2.低頻聲音信號通過水介質(zhì)傳輸；

S3.接收端接收到N個低頻聲音信號后，將N個低頻聲音信號與N個觀測信號進行關(guān)聯(lián)運算，得到原始信源；

所述發(fā)射端與接收端共用N個與原始信源長度相同的觀測信號；

步驟S1中，待傳遞信號為T，用隨機信號I對待傳遞信號T進行第n次觀測時，得到觀測結(jié)果

其中，I(i)表示第i個觀測信號，i＝1,…,n，n＝1,…,N，N表示觀測次數(shù)；

步驟S3中，將N個低頻聲音信號Bⁿ與N個觀測信號進行關(guān)聯(lián)運算，得到原始信源，具體如下：

其中，表示第n個觀測信號，·_N表示對·中N個值取和求平均。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，在關(guān)聯(lián)運算前，對接收到的N個低頻聲音信號進行采集降噪，具體方式如下：

對接收到的N個低頻聲音信號分別進行卷積運算，得到N個卷積結(jié)果；將N個卷積結(jié)果輸入至全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行特征提取，得到信號的特征頻率和周期；抑制接收到的N個低頻聲音信號中特征頻率以外的頻率，得到粗降噪后的N個低頻聲音信號；

和/或，

在關(guān)聯(lián)運算后，對關(guān)聯(lián)運算結(jié)果進行恢復(fù)降噪，具體方式如下：

采用尺度為信號周期的卷積窗，對關(guān)聯(lián)運算結(jié)果進行卷積，并在卷積過程中選取卷積窗內(nèi)第三個和第四個極大值的峰值作為對應(yīng)卷積窗的權(quán)重因子；權(quán)重因子乘以卷積窗對應(yīng)的信號，實現(xiàn)信號重構(gòu)。

3.一種強抗干擾水下通信接收端，其特征在于，所述接收端包括接收模塊和關(guān)聯(lián)運算模塊；

接收模塊，用于接收發(fā)射端通過水介質(zhì)傳輸?shù)牡皖l聲音信號；

關(guān)聯(lián)運算模塊，用于在接收模塊接收到N個低頻聲音信號后，將N個低頻聲音信號與N個觀測信號進行關(guān)聯(lián)運算，得到原始信源；

接收端與發(fā)射端共用N個與原始信源長度相同的觀測信號；所述發(fā)射端包括觀測模塊、調(diào)制模塊和發(fā)送模塊，所述觀測模塊，用于使用N個觀測信號分別對原始信源進行觀測，得到N個觀測結(jié)果；所述調(diào)制模塊，用于將N個觀測結(jié)果調(diào)制為N個低頻聲音信號；所述發(fā)送模塊，用于將這N個低頻聲音信號通過水介質(zhì)順序發(fā)射給接收端；

所述觀測模塊通過以下方式實現(xiàn)觀測：

待傳遞信號為T，用隨機信號I對待傳遞信號T進行第n次觀測時，得到觀測結(jié)果

其中，I(i)表示第i個觀測信號，i＝1,…,n，n＝1,…,N，N表示觀測次數(shù)；

所述關(guān)聯(lián)運算模塊通過以下方式實現(xiàn)關(guān)聯(lián)運算：

其中，表示第n個觀測信號，Bⁿ為接收端第n次接收到的信號，·_N表示對·中N個值取和求平均。

4.如權(quán)利要求3所述的接收端，其特征在于，所述接收端還包括第一降噪模塊和第二降噪模塊；

所述第一降噪模塊用于在關(guān)聯(lián)運算前，對接收到的N個低頻聲音信號進行采集降噪，具體方式如下：

對接收到的N個低頻聲音信號分別進行卷積運算，得到N個卷積結(jié)果；將N個卷積結(jié)果輸入至全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行特征提取，得到信號的特征頻率和周期；抑制接收到的N個低頻聲音信號中特征頻率以外的頻率，得到粗降噪后的N個低頻聲音信號；

第二降噪模塊用于在關(guān)聯(lián)運算后，對關(guān)聯(lián)運算結(jié)果進行恢復(fù)降噪，具體方式如下：

采用尺度為信號周期的卷積窗，對關(guān)聯(lián)運算結(jié)果進行卷積，并在卷積過程中選取卷積窗內(nèi)第三個和第四個極大值的峰值作為對應(yīng)卷積窗的權(quán)重因子；權(quán)重因子乘以卷積窗對應(yīng)的信號，實現(xiàn)信號重構(gòu)。