[发明专利]一种用于水下对讲机的水声MODEM

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水下对讲机的水声MODEM，属于水声通信技术领域。

背景技术

潜水作业过程中，水下人员与水面人员的通话、水下人员之间的通话常使用基于声波通信原理的无线水下对讲机，由于水声通信技术的复杂性，水下对讲机所使用水声MDOEM的成本较高，且体积较大，显然这对于市场中已量产的面罩式水下对讲机的设计是不利的。本发明公开的一种水声MODEM具有成本低、功耗低、体积小的特点，非常适合用于量产的水下对讲机。

由于海洋环境条件的复杂多变，如多径干扰等时变、频变、空变随机特性,使得声音信号在海洋信道中的传递存在着强烈的畸变和涨落。同时，水下声信道的环境噪声、有限频带、传输时延大等特点又极大地降低了水声通信的有效性。水下通信系统分为非相干通信系统和相干通信系统。非相干方式抗信道起伏能力强，接收端易于解调，且算法稳定性好。相干方式带宽利用率、通信速率都较高，但是相干信号的解调需要载波精确的同步，这在恶劣的水下声信道中是不易实现的。根据水下对讲机系统通信速率低、工作环境随机且复杂的特点，本发明使用了非相干通信系统。非相干通信系统多采用FSK的调制解调方式，基于能量检测的非相干FSK方式的最大优点是通信的可靠性高。由于水声信道的混响与起伏特性，信号的相位与幅度都收到严重的畸变。而基于能量检测的FSK方式对相位的畸变是不敏感的。而且对于非相干方式解调而言，通过正交双通道的处理，随机相位抖动是可以在基带得以消除的。FSK是用不同频率的载波来传递数字消息的。2FSK方式则是用两个不同频率的载波代表数字信号中的两个电平，也就是说，将“1”和“0”这两个不同符号所对应的消息载荷在两个不同的信号频率上。当表示传号“1”时，发送频率为f₁的余弦信号；当表示空号“0”时，则发送频率为f₂的余弦信号，而它们的幅度却是一样的。一个相位离散的2FSK信号可以看成不同频率交替发送的两个2ASK信号之和。2FSK信号的时域表达式为：

其中，ω₁＝2πf₁，ω₂＝2πf₂，g(t)是持续时间为T_s的矩形脉冲。

由于相位离散的2FSK信号可以看成两个2ASK信号之和，所以，其频谱表达式为两个2ASK信号的频谱之和。2FSK信号的频域表达式为：

S2FSK(f)=S2ASK(f)+S2ASK(f)]]>