[发明专利]一种基于时反镜循环移位能量检测的水声通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是水声通信领域，具体涉及一种中远程水声通信中的低复杂度、低功耗以及高可靠性的基于时反镜循环移位能量检测的水声通信方法。

背景技术

在近代海洋开发中，水声技术作为主导技术之一，拥有广阔的发展空间。水声通信一直是水声技术中的一个重要研究领域，受到人们的广泛关注。水声信道是一个带宽有限、多径干扰严重的时、频、空变信道。水声信道的复杂性及多变性严重限制了水声通信性能。

循环移位扩频水声通信利用扩频序列的循环移位特性对信息序列进行映射编码，可成倍数地提高直扩系统的通信速率。但是，载波相位跳变及水声信道的多途扩展严重制约着循环移位扩频通信系统的性能，体现在：(1)载波相位跳变使得循环移位扩频系统的扩频增益严重下降；(2)信道多途扩展使得循环移位扩频系统产生严重的码内干扰和码间干扰。虽然现有的一些自适应信道均衡技术可以很好的解决信道多途干扰，同时通过内嵌锁相环的方式实时跟踪载波相位，但是这些方法均需要较高的信噪比条件。

本发明在循环移位扩频系统接收端提出基于时反镜循环移位能量检测的解码处理方法，通过循环移位能量检测可以有效抑制载波相位跳变对系统解码的影响，同时利用实时跟踪估计水声信道并进行时反处理可有效抑制水声信道多途扩展带来的影响，从而提高了循环移位扩频系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较低的复杂度、高可靠性，可有效抑制载波相位跳变和水声信道多途扩展的影响的基于时反镜循环移位能量检测的水声通信方法。

本发明是这样实现的：

(1)在发射端首先对信息序列进行串并转换，串并转换的过程是根据所选的扩频序列长度将二进制信息序列以n bit为一组转换成十进制序列，其中n为扩频序列的阶数；选用5阶的M序列、发送序列为[0010100001]时，信息序列分成两组[00101]和[00001]，每组按照左边为最高位进行转换，得到十进制序列[51]；

(2)利用得到的十进制序列对扩频序列进行循环移位扩频编码，循环移位的次数即为当前十进制数的数值；对循环移位扩频编码后的数据进行BPSK载波调制，若循环移位扩频编码后的序列时域波形为c_N[i](t)，则载波调制后的发射信号为c_N[i](t)cos(ω_ct)；得到的循环移位扩频信号经过发射换能器发送进入水声信道；

(3)接收端使用水听器接收信号，经滤波放大后，用复载波与接收信号相乘完成解调；解调后的信号进行分块处理，每块持续时间为扩频序列符号周期；

(4)在对当前符号进行解码时利用上一个扩频符号周期信号进行信道估计/更新，并将估计/更新得到的信道对当前扩频符号进行时反处理；

(5)时反处理后的信号进行循环移位能量检测，通过寻找输出能量极大值来检测当前扩频序列循环移位次数；通过并串转换还原发送序列，并串转换即为串并转换的反过程。

本发明的有益效果在于：

(1)采用复信号解调配合循环移位能量检测可以有效抑制载波跳变干扰，系统接收端无需锁相环实时跟踪载波相位，降低了接收端系统复杂度。

(2)对水声信道实时估计/更新，可使用与快速变化信道，保证系统在快速变化的信道条件下任然可以获得时反处理增益，有效抑制水声信道干扰。

(3)该方法可适用于低信噪比条件。

附图说明

图1为算法原理框图；

图2为信道估计原理图；

图3为海试试验实测水声信道；

图4为海试试验实际接收信号波形；

图5为时反镜循环移位能量检测输出结果；

图6为循环移位扩频系统输出结果对比；

图7为莲花湖实测水声信道；

图8为循环移位扩频系统输出结果对比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。