[发明专利]一种强抗干扰水下通信方法和接收端

说明书

本发明公开了一种强抗干扰水下通信方法和接收端，属于声学通信领域。该方法包括：发射端使用N个观测信号分别对原始信源进行观测，得到N个观测结果，将N个观测结果调制为N个低频声音信号，将这N个低频声音信号顺序发射；低频声音信号通过水介质传输；接收端接收到N个低频声音信号后，将N个低频声音信号与N个观测信号进行关联运算，得到原始信源；发射端与接收端共用N个与原始信源长度相同的观测信号。本发明通过多次测量观测信号和接收信号之间的关联特性再取均值，从而实现了在噪声环境下的强鲁棒性。整个过程通过了严格的理论推导，对环境给信号带来的噪声具有很大的抑制作用。

技术领域

本发明属于声学通信领域，更具体地，涉及一种强抗干扰水下通信方法和接收端。

背景技术

随着国家海洋强国战略的提出，在军用、民用、商用等领域，对水下通信有着迫切的需求以及更高的要求。海水中存在着大量的颗粒杂质以及海洋生物，对光波有着较大的散射和吸收，利用光进行水下通信仅适用于中短距离(≤3KM)通信，也会有较大的背向散射，会带来极大的噪声。

故利用声波进行水下通信是目前水下通信的主要方式，其工作原理是用计算机对需要传递的图像、声音、数字等信息进行编码，将信息转化为数字信号，利用示波器将数字信号转化为电信号并传输到换能器，最后输出声音信号。而低频声波在海洋中的传播性能良好，可以把声音信号传递到百公里外的地方，因此低频声波(30～150Hz)为载体的通信方式是目前水下远距离(≥10KM)无线通信的唯一方式。

然而在水下，由于水下湍流强度的变化带来实时变化的噪声，随着距离的增加信号的失真程度也不断增加，随着距离的增加，噪声的作用也会越来越强，以至于最后信号完全失真。而且在正常无噪声环境下，信号可以被多个观测者接收解码，信号的安全性能也得不到保障。

针对上述问题，专利CN105656823A提出一种基于最小误码率准则的水下通信Turbo接收系统及方法，直接基于最小误码率设计水声信道均衡器，采用Turbo结构，均衡器和信道解码器之间迭代交换软信息，Turbo接收机的均衡器在每一次迭代中基于最小误符号率准则更新。具有灵活性高、均衡效果好等优点。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种强抗干扰水下通信方法和接收端，其目的在于抵御较强的噪声，同时对信息有一定的加密作用，只有掌握观测信号信息方可恢复初始信号，更适用于在复杂水下环境下的通信。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种强抗干扰水下通信方法，该方法包括以下步骤：

S1.发射端使用N个观测信号分别对原始信源进行观测，得到N个观测结果，将N个观测结果调制为N个低频声音信号，将这N个低频声音信号顺序发射；

S2.低频声音信号通过水介质传输；

S3.接收端接收到N个低频声音信号后，将N个低频声音信号与N个观测信号进行关联运算，得到原始信源；

所述发射端与接收端共用N个与原始信源长度相同的观测信号。

优选地，步骤S1中，待传递信号为T，用随机信号I对待传递信号T进行第n次观测时，得到观测结果

其中，I(i)表示第i个观测信号，i＝1，…，n，n＝1，…，N，N表示观测次数。

有益效果：本发明通过随机采样方法，利用计算机产生的随机信号对原始信源进行N次观测，原始信源的信息便记录在N个观测结果里，从而实现了对原始信源的观测。

优选地，步骤S3中，将N个低频声音信号Bⁿ与N个观测信号进行关联运算，得到原始信源，具体如下：

其中，表示第n个观测信号，·_N表示对(·中N个值取和求平均。