[发明专利]能够抑制本地发射干扰的全双工水声通信机

说明书

技术领域

本发明属于全双工水声通信领域，具体地说，本发明涉及一种能够抑制本地发射干扰的全双工水声通信机。

背景技术

全双工水声通信技术是水声通信领域的研究难点之一，目前国内外还开展的很少。由于要同时进行发射和接收，本地发射信号会成为一个强烈的干扰源，这极大的影响了全双工水声通信的性能。目前的实现方法主要沿用无线电通信中的频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)技术。频分多址是发射和接收信号分别采用不同的工作频率，码分多址是发射和接收信号分别采用不同的具有正交性、互相关系数小的编码。其原理都是依靠信号本身的差异以减小收、发间的相互干扰。

但对于水声通信而言，由于工作带宽的限制，一方面频分多址技术缺乏足够的频率资源，另一方面码分多址技术也难以采用足够长度的编码，使得收、发信号之间的相互差异难以作大，因此全双工水声通信的性能受到了很大的限制。如文献1：Catipovic，J.A，Performance limitations in underwater acoustic telemetry，IEEE J.Oceanic Eng.，vol.15，Jul.1990，pp.205-216；文献2：Stojanovic，M，Recentadvances in high-speed underwater acoustic communications，IEEE J.Oceanic Eng.，vol.21，Apr.1996，pp.125-136。

发明内容

本发明的目的是将干扰自适应抵消技术应用于全双工水声通信当中，减小本地发射信号对远处到来的通信信号的强烈干扰，从而提供一种能够抑制本地发射干扰的全双工水声通信机。

为实现上述发明目的，本发明提供的能够抑制本地发射干扰的全双工水声通信机，包括：依次相连的扩频水声通信模块、数模转换器、功率放大器、发射换能器，和依次相连的接收水听器、模数转换器，其特征在于，还包括连接在模数转换器与扩频水声通信模块之间的自适应滤波模块，所述自适应滤波模块的输入端数据来自扩频水声通信模块产生的编码调制数据，参考端数据来自接收水听器经模数转换后的数据，输出端数据送至扩频水声通信模块。

上述技术方案中，所述扩频水声通信模块在工控计算机或DSP上实现；所述自适应滤波模块在工控计算机或DSP上实现。

上述技术方案中，所述自适应滤波模块采用最小均方误差算法或递推最小二乘算法实现。

上述技术方案中，所述扩频水声通信模块包括发射模块和接收模块，所述发射模块对需要传输的报文信息进行编码和调制；该发射模块的输入数据就是计算机中保存的各类文件，可以是文字、图片、语音等任意格式，发射模块读取需要传输的文件后经编码和调制，送至数模转换部分和自适应滤波模块的输入端.

上述技术方案中，所述接收模块首先通过匹配滤波器来搜索远处到来的通信信号中的同步信号，然后根据匹配滤波器输出数据中峰值的幅度与时延信息进行信道匹配处理，最后进行解调、解码；该接收模块的输入端数据来自自适应滤波模块的输出端，输出端数据通过计算机屏幕或其它方式显示，同时也保存成文件。

上述技术方案中，所述的信道匹配处理是将接收信号进行相应的延时、放大后相加，从而补偿信道影响造成的损失的处理过程。

本发明与现有技术相比，能大大消除现有全双工水声通信机接收机中混入的本地发射干扰，提高现有全双工水声通信机的性能。实验数据表明，对于某台现有的，如图1所示结构的全双工水声通信机，进行全双工通信实验时，接收水听器中混入的本地发射干扰信号比远来信号约高40dB，即输入到扩频水声通信模块信号的信噪比约为-40dB，远远超过此通信机的抗干扰处理能力，无法正常通信。加入如图2所示的自适应干扰抵消处理模块后，本地发射干扰信号基本上被全部消减掉，输入到扩频水声通信模块信号的信噪比提高了35dB，通信得以正常进行。这证明了本发明在消除本地发射信号干扰，提高全双工水声通信机性能方面所具有的良好效果。

附图说明

图1是一种现有的全双工水声通信机的模块示意图；

图2是本发明一个实施例的全双工水声通信机的模块示意图；

图3是本发明的扩频通信模块的发射模块的结构示意图(图中BPF表示带通滤波器)；

图4是本发明的一个实施例中的自适应滤波模块的示意图；

图5是本发明的扩频通信模块的接收模块的结构示意图(图中LPF表示低通滤波器)。

具体实施方式