[发明专利]一种基于混沌扩频的变换域水声通信方法

说明书

本发明公开了一种基于混沌扩频的变换域水声通信方法，包括以下步骤：S1：在发射端和接收端分别对环境信道进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行FrFT处理得到环境谱向量；S2：通过改进型Logistic映射构造获得双混沌序列，对双混沌序列进行处理后通过FrFT得到伪随机相位；S3：环境谱向量与伪随机相位进行匹配后，经幅值调整得到FrFT域基函数，对FrFT域基函数进行IFrFT得到时域基函数；S4：在发射端将发射端的时域基函数进行基带映射得到扩频信号，将扩频信号发送到接收端；S5：在接收端通过接收端的时域共轭基函数对扩频信号进行相关解调得到信息信号。本方法具有更好的隐蔽性、抗干扰能力和抗多径等能力，能在很低的信噪比下实现可靠的通信。

本申请要求在2019年07月12日提交中国专利局、申请号为201910631771.3、发明名称为《一种基于混沌扩频的变换域水声通信方法》的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及水声通信领域，具体涉及一种基于混沌扩频的变换域水声通信方法。

背景技术

水声信道是复杂多变的，它是一个非常复杂的时变、频变、空变信道，主要表现在：信道带宽受限、多途分布严重、信道起伏快速且多变以及环境噪声较为恶劣。因此声波在海水中的传播过程异常复杂，是通信领域一大研究难点。经过多年的研究，人们对于水声通信的研究也慢慢丰富和完善起来。现在，人们对水声通信的要求不仅仅满足于普通的传输、探测、识别，比如军用通信中，还对信号传输过程中的保密性和抗截获性提出了很高的要求。

在水声领域，由于较强的多径效应，会使信号有很大衰减，因此扩频通信技术因其具有高速率的扩频码，且具有较强的抗干扰和抗多径能力，被广泛应用于混沌通信技术中。与传统的扩频通信类似，在混沌扩频通信中，都是使用扩频码对原始信号码元进行调制。但不同的是，混沌扩频中所使用的扩频码为混沌序列。混沌序列比传统的扩频通信中使用的伪随机序列具有随机性更强、数目众多、保密性更强等特点，这使得混沌扩频通信成为水声通信技术研究的热点之一。

基于水声信道复杂多变等问题，水声通信通常采用混沌水声通信技术，混沌水声通信系统存在隐蔽性低和抗干扰性低，在低功率下的水声通信可靠性差等问题。

有鉴于此，设计一种新型的水声通信方法是至关重要的。

发明内容

针对上述提到水声通信存在的隐蔽性低和抗干扰性低以及在低功率下的水声通信可靠性差等问题，本申请的实施例中提供一种基于混沌扩频的变换域水声通信方法，包括以下步骤：

S1：在发射端和接收端分别对环境信道进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行FrFT处理得到环境谱向量；

S2：通过改进型Logistic映射构造获得双混沌序列，对双混沌序列进行处理后通过FrFT得到伪随机相位，其中，所述改进型Logistic映射采用的映射方式；

S3：环境谱向量与伪随机相位进行匹配，经幅值调整得到FrFT域基函数，对FrFT域基函数进行IFrFT得到时域基函数；

S4：在发射端将发射端的时域基函数进行基带映射得到扩频信号，将扩频信号发送到接收端；

S5：在接收端通过接收端的时域共轭基函数对扩频信号进行相关解调得到信息信号。

在一些实施例中，步骤S1具体包括：

S11：在发射端和接收端分别对环境信道进行采样获得环境噪声信号；S12：将环境噪声信号进行FrFT获得FrFT域谱向量A′_TX(p,u)，其中，p为变换域的阶数，u为FrFT域；S13：将FrFT域谱向量A′_TX(p,u)进行门限判决得到环境谱向量。

使用变换域谱分析环境噪声和干扰，对信号选取“干净”的变换域谱进行重构，能够有效将环境噪声信号分离出去。