基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102315883A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102315883A(43)申请公布日2012.01.11(21)申请号201110122340.8(22)申请日2011.05.12(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人殷敬伟张晓郭小宇韩笑尹禄(51)Int.Cl.H04B13/02(2006.01)H04B14/06(2006.01)H04L1/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法(57)摘要本发明提供的是一种基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法。(1)以相邻码元时间差值携带信息；(2)利用不同线性调频信号(LFM)来实现码元分割；(3)不存在由相对运动产生时间漂移的累积，具有较好的抗码间干扰和抗多普勒的能力。仿真研究和湖试数据处理结果均验证了该方法的有效性与稳健性，与常规Pattern时延差编码通信方法相比该方法在一定程度上提高了通信系统的有效性，在收发节点存在相对运动的时候该方法具有更好的稳健性。在进一步研究的基础上，该方法可有效的应用于工程实践。CN102358ACCNN110231588302315888A权利要求书1/1页1.一种基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法，其特征是：在发射端：(1)采用线性调频信号或者其他具有良好自相关性的信号作为通信帧同步信号；(2)将经过信源编码的信息调制在非固定宽度码元中Pattern码的时延差之上，Pattern码由不同的线性调频信号或者具有良好自相关性较低互相关性的其他信号充当；(3)将步骤(2)得到的信号经过功率放大后通过发射换能器发射；在接收端：(4)首先利用拷贝相关器检测经过前置放大同步信号，检测相关峰判决信号到来的时刻，该时刻即为后续信息码元中第一个码元解码的时间基准；(5)根据步骤(4)提供的时间基准，在可能出现第一个Pattern码的区间进行滑动相关搜索，利用拷贝相关器得到第一个Pattern码的相关峰进而得到第一个Pattern码时延差值，利用该差值解调出第一个码元携带的信息，同时第一个码元中Pattern码的后延即为下一个码元的解码时间基准；(6)利用步骤(5)提供的当前码元的解码时间基准，采用同第一个码元相同的解码方法完成后续码元的解码。2CCNN110231588302315888A说明书1/5页基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法技术领域[0001]本发明涉及的是一种水声通信方法，更确切地说涉及一种基于非固定码元宽度的差分Pattern时延差编码水声通信方法。背景技术[0002]近年来随着人类海洋活动的增加，各种无人、载人潜器在海洋勘探开发领域发挥越来越大的作用，而其与母船间的信息互通是依靠水声通信的，所以水声通信尤其是移动水声通信技术逐渐成为了研究热点。在不同的应用场合，研究人员提出了各种各样的通信技术。[0003]Pattern时延差编码通信(PDS)属于脉位编码，利用Pattern码出现在码元窗的时延差值进行时延编码，占空比小，可节省功耗；并且采用码元的时间宽度在时域进行相邻码元的分割。水声信道是一个时变空变的随参信道，在信源与信宿之间不存在相对运动时通常将水声信道看作多途相干信道。PDS的上述特性使得每个携带信息的基本码元均具有抗码间干扰的能力，有效地降低了水声信道的码间干扰，并且可克服多途衰落及噪声干扰。[0004]PDS采用的是固定码元宽度来抵消多途信道引起的码间干扰，但是固定码元宽度一方面会带来一定程度上通信速率的下降。另外，就是当存在由于相对运动而产生时间压缩或展宽时，常规PDS通信系统在解码时存在的时间漂移累积会带来后续码元解码误码的大规模出现。而且当存在时间压缩或展宽时，在接收端很难精确做到码元分割。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种能有效的提高通信速率，具有较好的抗码间干扰和抗多普勒的能力的基于非固定码元宽度的Pattern时延差编码水声通信方法。[0006]本发明的目的是这样实现的：[0007]在发射端：[0008](1)采用线性调频信号(LFM)或者其他具有良好自相关性的信号作为通信帧同步信号；[0009](2)将经过信源编码的信息调制在非固定宽度码元中Pattern码的时延差之上，Pattern码由不同的线性调频信号或者具有良好自相关性较低互相关性的其他信号充当；[0010](3)将步骤(2)得到的信号经过功率放大后通过发射换能器发射；[0011]在接收端：[0012](4)首先利用拷贝相关器(匹配滤波器)检测经过前置放大同