[发明专利]一种基于串行组合的水下电流场通信方法

说明书

本发明属于水下电流场通信技术领域，具体涉及一种基于串行组合的水下电流场通信方法。本发明解决了普通水下电流场通信的传输效率低的问题，提高传输效率，但又保持了每次只发送一个载波的优点，同时具有更加高安全性和高保密性，较好的解决了传输效率与载波数量的矛盾；解决了载波数量较多对于混沌解调器的影响较大的问题，更加有利于判决，可以使接收效果更好，在更低的信噪比下实现水下通信，有效增加通信距离。为了取得较高的传输效率，本发明的复杂程度有所提高，但在当前专用集成电路飞速发展的情况下，此复杂度也是可以接受的。

技术领域

本发明属于水下电流场通信技术领域，具体涉及一种基于串行组合的水下电流场通信方法。

背景技术

现代水下通信对通信高效性和载波数量限制的要求日益增高。并行多载波的水下电流场通信是一种水下电流场通信的改进方式，是一种具有较高通信效率的水下电流场通信方式，同时具有抗干扰能力强、不受环境恶劣影响等优点。但是常规并行多载波的水下电流场通信方式每次发送的频率个数都是固定的r个，但在信道急剧恶劣时，仍然发送较多的r个频率数量，就会造成接收误码率升高，甚至是中断通信；而普通水下电流场通信使用固定的一个载波1比特1比特发送数据，传输效率很低；本发明提出一种基于串行组合的水下电流场通信方法，保持了普通水下电流场通信和并行多载波水下电流场通信的各自优点，既具有较高的传输效率，又每次只选择一个载波发送进行通信，降低了系统发射机对功放部分的动态范围的要求，有效降低并行多载波水下电流场波形变化较大所造成动态范围较大的影响；而且具有了水下电流场通信的高度的安全性和保密性，通过改变映射关系方便提高用户信息安全；另一个优点是由于每组内前后使用不同载波频率发送信息，使接收端更容易实现准位同步信号。目前，许毅信在《水下传导电流场混沌通信技术的研究》(哈尔滨工程大学硕士论文，2018.3，指导教师：李北明)使用混沌阵子构建水下传导电流场通信系统，但是传输效率很低，每次只能传输1比特信息，而且安全保密性较差，非常容易被破解。本发明提出一种基于串行组合的水下电流场方法，既保持并行多载波水下电流场通信的传输高效率，又有效减少发送载波数量，较好的解决了传输效率与载波数量的矛盾，而同样普通水下电流场通信也是发送r次，传输r比特信息，串行组合的水下电流场通信方法传输效率比其提高数倍以上。减少发送载波数量可以使接收效果更好，使接收端M个混沌解调器更加有利于区分出到底哪个载波发送，更易于实现解调，具备十分广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供既能保持并行多载波水下电流场通信的传输高效率，又能有效减少发送载波数量，较好的解决了传输效率与载波数量的矛盾，具有较高的安全性和高保密性，解决现有的水下电流场混沌通信的传输效率低的问题，同时也较好的解决载波数量较多对于混沌解调器的影响较大的问题，更加有利于判决，可以使接收效果更好，在更低的信噪比下实现水下通信，有效增加通信距离的一种基于串行组合的水下电流场通信方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：发射端将信源数据按照K比特一帧连续发送n帧，在n帧数据发送前发送固定的同步头数据进行系统准同步，同步头后发送n帧；发射端发送信号的具体步骤为：

步骤1.1：发射端将信源数据中每K比特数据经过串并转换变成并行数据，一帧数据发送持续时间为KT_d，T_d为信源周期；将K比特并行数据根据数据－频率顺序映射器从一个频率族中选取r个要发送的频率和先后发送顺序，并按照发送顺序把频率、频率，…,频率送入发送存储器相应位置，每个频率持续时间增加到KT_d/r，r个频率使用相同初始相位；

所述的频率族共包含M个水下电流场可用频率f₁,f₂,..f_i..f_M，每组总共有种发送串行组合频率和顺序可以选择，对应能传输比特的信息数据，[x]表示对x取整数部分，则对应的每组发送的信息数据K是：