[发明专利]自适应多制式水声通信系统及方法

权利要求书

1.一种自适应多制式水声通信系统，包括发送设备与接收设备，其特征在于，所述发送设备包括：信道编码模块、调制方式选择模块、数字调制模块、扩频调制模块、OSDM调制模块、数据组帧模块，各模块依次连接；所述信道编码模块对输入的信息码元进行编码处理并输出信号至调制方式选择模块；所述调制方式选择模块根据扩频及OSDM调制技术，生成不同的调制方式进行选择，并根据信道的最大时延扩展与接收机的接收信噪比信息，判断信道状态,调整自适应参数，实现不同调制方式的切换；所述数字调制模块在选择的调制方式下对信号进行数字调制并将信号传输至扩频调制模块进行扩频调制，所述OSDM调制模块将扩频调制模块输出的调制信号进行OSDM调制并将调制信息传输至数据组帧模块进行数据组帧；

所述接收设备包括：同步模块、信道均衡模块、调制方式判断模块、OSDM解调模块、解扩频模块、数字解调模块以及信道译码模块，各模块依次连接；同步模块将接收的水声信道传输的发射信号进行数据同步处理，识别出有效数据，信道均衡模块根据识别的有效数据进行信道估计与信道均衡处理，调制方式判断模块根据信道均衡模块输出的数据判断数据数字调制方式，所述OSDM解调模块根据调制方式判断模块识别的调制方式将数据进行相应的OSDM解调，解扩频模块将OSDM解调后的数据进行相应的解扩处理并传输至数字解调模块进行数字解调，信道译码模块将数字解调后的信号进行解码，恢复出原信道输入数据。

2.根据权利要求1所述的自适应多制式水声通信系统，其特征在于，所述发送设备进一步包括升采样模块以及上变频模块，所述升采样模块与数据组帧模块连接，对组帧后的数据帧进行升采样处理；所述上变频模块与升采样模块连接，将升采样处理后的信号进行滤波及上变频混频处理，形成发射信号传输至水声信道。

3.根据权利要求2所述的自适应多制式水声通信系统，其特征在于，所述接收设备进一步包括多普勒补偿模块、下变频模块、降采样模块，所述多普勒补偿模块与同步模块连接，所述下变频模块与多普勒补偿模块及降采样模块连接，所述降采样模块与信道均衡模块连接；多普勒补偿模块对通带内有效信号进行多普勒估计与补偿并将补偿后的信号传输至下变频模块进行下变频处理，所述降采样模块将下变频后的信号进行降采样处理并传输至信道均衡模块。

4.一种自适应多制式水声通信方法，采用权利要求1-3任一项所述的自适应多制式水声通信系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据扩频及OSDM调制技术，生成不同的调制方式；

S2：根据信道的最大时延扩展与接收机的接收信噪比信息，判断信道状态,调整自适应参数，实现不同调制方式的切换，对数据进行调制；

S3：将调制信息添加到调制后的数据帧中完成数据组帧；

S4：在接收端进行数据同步处理，解析该帧数据的调制信息；

S5：进行信道估计与信道均衡，根据解析出的调制信息判断相应的调制方式，并进行相应解调。

5.根据权利要求4所述的自适应多制式水声通信方法，其特征在于，对步骤S3中完成数据组帧后的数据帧进行升采样、带通滤波及上变频处理，形成发射信号经过水声信道发送；

所述步骤S4中在接收端进行数据同步处理，解析该帧数据的调制信息的方法为：通过在接收端对同步的数据进行多普勒估计与补偿，以及进行下变频及降采样处理，确定有效数据帧的位置信息；对有效数据帧进行解析，获取该帧数据的调制信息。

6.根据权利要求4所述的自适应多制式水声通信方法，其特征在于，所述步骤S2中根据信道的最大时延扩展与接收机的接收信噪比信息，调整自适应参数的方法为：

根据调整系统自适应参数M、K、R；

其中，M表示OSDM系统的待调制数据的向量长度，K表示数据扩频长度，R表示数字调制阶数，D表示水声信道的最大时延扩展，表示接收信噪比，P为自适应参数调整输出函数，F为联合判决函数。