[发明专利]一种广域分布式水声协作分集通信系统

说明书

本发明公开了一种广域分布式水声协作分集通信系统，该通信系统包括多个节点浮标和多个网关浮标，所述网关浮标和水下用户发射端均设置有水声调制解调器，所述节点浮标与水下信号发射端通信，一个所述节点浮标仅与一个所述网关浮标通信，一个所述网关浮标与至少一个所述节点浮标通信，所述网关浮标与接收端通信，本发明的广域分布式水声协作分集通信系统和通信仿真方法提高了水声信号数据传输的可靠性，从根本上提升了水下通信网络传输能力和传播距离能力。

技术领域

本发明涉及水声通信技术领域，特别涉及一种广域分布式水声协作分集通信系统。

背景技术

近年来随着人类海洋活动的增加,海洋资源勘探、水下作业、海洋环境监测等领域均对水声通信有着广泛需求。但是，由于水声信号可用频率带宽极窄，水声传播速率仅约1500米/秒，导致其通信能力很低、时延较大；同时海洋中多变的水文气候环境、海面和海底的粗糙度、湍流引起的热微结构、内波引起的声速变化等诸多复杂时变域变因素形成了水声信号场的随机起伏与散射、多径效应、多普勒频移等特性，极大的限制了水声信号的传输性能与链路鲁棒性，使得水声通信出现点对点传输链路不稳定、速率低以及通信距离短等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种广域分布式水声协作分集通信系统，以解决现有技术中水声通信不稳定，速率低和通信距离短的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种广域分布式水声协作分集通信系统，包括多个节点浮标和多个网关浮标，所述网关浮标和水下信号发射端均设置有水声调制解调器，所述节点浮标与所述水下信号发射端通信，一个所述节点浮标仅与一个所述网关浮标通信，一个所述网关浮标与至少一个所述节点浮标通信，所述网关浮标与接收端通信，

所述节点浮标用于接收所述水下信号发射端发送的水声信号并将所述水声信号转换为采样信号发送至对应的所述网关浮标，和/或用于接收所述网关浮标发送的控制信号并将所述控制信号转换为指令信号发送至所述水下信号发射端；

所述网关浮标用于接收所述采样信号和所述水下信号并发送给所述水声调制解调器，所述水声调制解调器用于将所述采样信号和所述水下信号分集合并得到目标信号并将所述目标信号发送至接收端，和/或用于接收所述接收端发送的控制信号并将所述控制信号转换为指令信号发送至所述水下信号发射端或将所述控制信号转发至所述节点浮标；所述水下信号发射端接收所述节点浮标发送的所述指令信号和所述网关浮标发送的所述指令信号并分集合并得到执行信号。

进一步的：所述节点浮标之间互联通信，所述网关浮标之间也互联通信。

进一步的：所述节点浮标与所述网关浮标之间通过超短波通信网络通信。

进一步的：所述节点浮标和所述网关浮标均包括：浮标电子舱、浮标主体、电源模块、水声换能模块、超短波通信模块、无线数传模块和主控模块，所述电源模块、所述超短波通信模块、所述无线数传模块和所述主控模块安装在所述浮标电子舱内，所述浮标电子舱安装在所述浮标主体上，所述水声换能模块设置在所述浮标电子舱底部舱外，所述水声换能模块通过水密接插件与所述主控模块连接，所述主控模块还分别连接所述电源模块和所述超短波通信模块，所述超短波通信模块用于实现所述节点浮标与所述网关浮标之间通信，所述无线数传模块用于实现所述节点浮标之间和所述网关浮标组网。

进一步的：所述网关浮标还包括卫星通信模块，所述卫星通信模块与所述主控模块连接，所述网关浮标通过所述卫星通信模块与所述接收端通信。

进一步的：所述节点浮标和所述网关浮标均为跨介质浮标。

进一步的：所述节点浮标和所述网关浮标之间通过MESH无线自组网通信。