[发明专利]一种浅海远程水平信道水声通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅海远程水平信道水声通信方法，更具体地说，是涉及一种用于浅海远程水平信道水声通信中的一种调制解调方法，属于水声通信技术领域。

背景技术

水声通信系统，按通信距离一般分为短程(<1公里)，中程(1-20公里)和远程(20-200公里)；按信道特点可分为水平通信和垂直通信及浅海通信和深海通信；按通信调制解调技术可分为非相干通信和相干通信。

水声通信正处于发展阶段。对于浅海远程水平信道水声通信而言，由于信号衰减很大，多径干扰严重，因此传输误码率很高。其中影响最为严重的是多径干扰。解决多径干扰问题有两种途径：一是通过分集技术，收发信机可以采用水声换能器阵方式实现空间分集，另外还可以采用束波方式实现分集发射和接收；二是通过选择抗多径的调制解调方案，如正交频分复用调制(OFDM)技术或扩频调制技术。OFDM技术抗多径能力是目前效果最理想的，但是OFDM自身的缺点并不适合浅海远程水平信道水声通信；由于浅海远程水平信道信号衰减非常大，这就要求发信机使用较大的发射功率，但是OFDM的信号峰均比(PAPR)很大，如果增大信号发射功率就对水声换能器的线性放大范围要求非常苛刻；此外，OFDM抗多径能力大小依赖于子载波数目的多少，子载波数目决定了水声信道频带范围。但是海水对水声的吸收系数随频率提高迅速增加，因此浅海远程水平信道水声通信频率大多在15KHz以下，所以在浅海远程水平信道水声通信中不适用OFDM调制技术。对于扩频通信而言，一方面只要选用合适的射频调制，就可以解决在OFDM中存在的PAPR大的问题。另一方面如果远程水声通信的速率要求不高，可以通过灵活调整处理增益大小实现抗多径干扰目的。因此选择扩频通信，并在此基础上选择适合浅海远程水平信道的射频调制方式是可以实现浅海远程水平信道水声通信低误码传输的。

水声通信射频调制方式发展至今，研究的热点仍旧集中在PSK上，然而不论是BPSK、QPSK信号，其码元交替处载波相位都会发生突变，导致频谱旁瓣很大。经过水声信道带宽严重受限传输，信号包络不再保持恒定。再经非线性电路(水声换能器)，会使频谱扩展。从而严重影响水声通信质量。OQPSK虽然有所改进(消除180度相位突变)，但还是没有从根本上解决包络起伏问题。因此需要一种好的射频调制方式来配合扩频通信实现性能较好的浅海远程水平信道水声通信。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，采用最小频移键控(MSK)射频调制与扩频相结合方式，提供一种适合浅海远程水平信道水声通信的通信方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种浅海远程水平信道水声通信方法，包括如下步骤：

(1)在通信发信机端，有用PN码与信源信号直接模2加的直接序列扩频调制步骤；

(2)在通信发信机端，将(1)中得到的扩频信号用MSK射频调制以适应浅海远程水平水声信道特点；

(3)在通信收信机端，有同步后，用本地PN码经本地MSK调制，进行相干解扩，将解扩信号低通滤波实现解调的步骤，从而实现了高性能传输。

在步骤(1)中：通过设计扩频处理增益使得多径时延满足时延差条件。即0<(τ_i-τ_O)<(N-1)T_c。式中(τ_i-τ_O)是时延差，T_c是扩频码片周期。当满足这一条件时，多径干扰对接收端影响很小或起增强作用。

在步骤(2)中，对扩频信号进行MSK调制，使MSK的载波为15KHz。送到发信机传输。调制过程如下：

SMSK(t)=Acos[2πfc+φ(t)]]]>