一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统及除噪方法技术方案

本发明专利技术提供了一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统，所述无线通信系统包括信号发射单元和信号接收单元，所述信号接收单元包括：一个设有开口的单匝环形天线，用于接收环境中的尖峰脉冲噪声；一个闭合的多匝环形天线，用于接收信号发射单元发射的相应频率的信号；所述单匝环形天线与所述多匝环形天线之间建立尖峰脉冲消除模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统及除噪方法
技术介绍
通常，透地无线通信系统用于实现地面与地表下的直接通信，可实现地面指挥中心与工作在矿井下人员的实时通信，当发生巷道坍塌时对被埋人员的定位与救援，以及对地下环境包括管道泄漏、地层运动等的感知。同样，也可以在海水中实现无线通信。由于土壤、岩石、水等半导电媒质对电磁波的损耗随信号频率下降而减小，基于射频的移动通信不再适用，而甚低频、超低频段的电磁波将由于极低的信号频率衰减较弱。然后，甚低频电磁波信号传播具有链路长、信道环境复杂等特点，因此从发射、传播到接收整个过程来看，往往由于发射天线效率低、传输路径损耗大等原因，接收到的信号十分微弱，导致信噪比偏低，这其中信道噪声对整个过程的影响最大。整个低频段的信道噪声的主要包括两部分，一是人文噪声，这类干扰来源于与电磁波有关的各种人类生产、生活活动，并随着国民经济和工农业的发展日趋严重；另一部分是自然噪声，来源于自然界中的辐射和影响电磁波的各种洗染现象，如雷电、太阳黑子爆发等。通过大量的测量和观察得知，甚低频通信系统的信道噪声已经不再是简单的高斯噪声，而具有显著的非高斯性，时域中表现为随机尖峰脉冲，这些尖峰信号的幅度、出现时刻、持续时间等都是随机的。对于理想冲激脉冲信号，理论上其频谱是无限宽的，实际上的甚低频噪声的脉冲虽不是理想冲激脉冲信号，却也是具有一定持续时间的尖峰信号，脉冲噪声的持续时间与噪声带宽有关，持续时间越小，带宽越大，且脉冲分量的影响是全频带的，直接决定了从频域里进行尖峰噪声消除的方法是不可行的。同时，尖峰脉冲在经过LC谐振接收回路后具有显著的暂态效应，表现为衰减振荡波形，这对通信系统的危害很大，会严重影响通信系统的稳定性和可靠性。由于尖峰噪声对甚低频接收系统产生的影响与高斯噪声完全不同，针对高斯噪声的处理方法不再适用于甚低频通信系统。因此要改善甚低频通信系统信噪比、提高系统性能，需要准确地预知尖峰脉冲的幅值、到达时刻和持续时间等信息，并在基础上在时域内建立非高斯噪声模型，设计非线性接收机。因此，需要一种能有效地在甚低频通信过程中消除非高斯尖峰脉冲噪声的无线通信系统及除噪方法。
技术实现思路
本专利技术的目的一方面在于提供一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统，所述无线通信系统包括信号发射单元和信号接收单元，所述信号接收单元包括：一个设有开口的单匝环形天线，用于接收环境中的尖峰脉冲噪声；一个闭合的多匝环形天线，用于接收信号发射单元发射的相应频率的信号；所述单匝环形天线与所述多匝环形天线之间建立尖峰脉冲消除模块。优选地，所述单匝环形天线与所述多匝环形天线为半径相同的环形线圈。优选地，所述信号发射单元包括：信号发生器、编码器、调制器、功率放大器和匹配接口。优选地，所述信号接收单元还包括：设置于单匝环形天线开口端的电流反馈运算放大器，用于测量单匝环形天线开口端的感应电压；与多匝环形天线连接的调谐电容和电压放大器；第一高精度AD转换器、第二高精度AD转换器；数据存储器。优选地，所述第一高精度AD转换器用于采集所述单匝环形天线接收的环境中的尖峰脉冲噪声；所述第二高精度AD转换器用于采集所述多匝环形天线接收的信号发射单元发射的相应频率的信号。优选地，所述第二高精度AD转换器采用100KHz的采样频率。本专利技术的另一个方面在于提供一种尖峰脉冲噪声的消除方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：所述单匝环形天线接收环境中的尖峰脉冲噪声；所述多匝环形天线接收信号发射单元发射的相应频率的信号；步骤2：对接收到尖峰脉冲噪声和信号发射单元发射的相应频率的信号采集数据；步骤3：对采集的的尖峰脉冲噪声数据进行时域截断处理得到截断数据；步骤4：所述尖峰脉冲消除模块利用所述截断数据表征尖峰脉冲噪声，并消除多匝环形天线接收到的尖峰脉冲噪声。本专利技术提供的一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统及除噪方法适用于甚低频通信，有效消除甚低频通信的尖峰脉冲噪声，改善信噪比、提高系统性能。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出本专利技术消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统的信号发射单元和信号接收单元；图2示出了本专利技术的信号发射单元框图；图3示出了本专利技术的信号接收单元框图；图4示出了本专利技术尖峰脉冲噪声消除方法的流程图；图5示出了本专利技术单匝环形天线的等效电路图；图6示出了本专利技术多匝环形天线的等效电路图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。在下文实施例中，应当理解，对于结构以及连接方式的叙述应当为本领域技术人员可以理解并易于想到的。如图1所示本专利技术消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统的信号发射单元1和信号接收单元2，其中，信号发射单元内设置信号发射天线11，信号发射天线采用本领域技术人员可以想到的所有信号发射装置；信号接收单元包括：一个设有开口的单匝环形天线22，用于接收环境中的尖峰脉冲噪声；一个闭合的多匝环形天线21，用于接收信号发射单元发射的相应频率的信号。所述单匝环形天线22与所述多匝环形天线21为半径相同的环形线圈。如图2所示本专利技术的信号发射单元框图，信号发射单元包括但不限于信号发生器12、编码器13、调制器14、功率放大器15和匹配接口16。在一些实施例中，信号发射单元还可以设置控制器和语音模块控制信号发射。本实施例中，信号通过信号发生器12产生，经过编码器13、调制器14、功率放大器15和匹配接口16将放大后的信号加载至信号发射天线11上发出信号。如图3所示本专利技术的信号接收单元框图，信号接收单元包括单匝环形天线22和多匝环形天线21，以及设置于单匝环形天线开口端的电流反馈运算放大器24，用于测量单匝环形天线开口端的感应电压；与多匝环形天线连接的调谐电容23和电压放大器25；与电流反馈运算放大器连接的第一高精度AD转换器26；与电压放大器连接的第二高精度AD转换器27。本专利技术中，单匝接收天线22接收环境中的尖峰脉冲噪声，采用20KHz采样频率的第一高精度AD转换器26对噪声采集；多匝接收天线21接收信号发射单元发射的相应频率的信号，采用100KHz采样频率的第二高精度AD转换器27对信号采集。在一些实施例中，对于单匝天线接收的环境中的尖峰脉冲噪声，可以采用其他的采样频率的高精度AD转换器采集噪声(例如可以选用10KHz或30KHz采样频率的高精度AD转换器)。信号接收单元设置数据存储器28，数据存储器28用于存储经过第一高精度AD转换器26采集的尖峰脉冲噪声和经过第二高精度AD转换器27采集的信号。信号接收单元在单匝环形天线22与多匝环形天线21之间建立尖峰脉冲消除模块29，通过尖峰脉冲噪声消除模块29对采集到的尖峰脉冲噪声消除。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统，所述无线通信系统包括信号发射单元和信号接收单元，其特征在于，所述信号接收单元包括：一个设有开口的单匝环形天线，用于接收环境中的尖峰脉冲噪声；一个闭合的多匝环形天线，用于接收信号发射单元发射的相应频率的信号；所述单匝环形天线与所述多匝环形天线之间建立尖峰脉冲消除模块。

【技术特征摘要】
1.一种消除信道尖峰脉冲噪声的无线通信系统，所述无线通信系统包括信号发射单元和信号接收单元，其特征在于，所述信号接收单元包括：一个设有开口的单匝环形天线，用于接收环境中的尖峰脉冲噪声；一个闭合的多匝环形天线，用于接收信号发射单元发射的相应频率的信号；所述单匝环形天线与所述多匝环形天线之间建立尖峰脉冲消除模块。2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述单匝环形天线与所述多匝环形天线为半径相同的环形线圈。3.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述信号发射单元包括：信号发生器、编码器、调制器、功率放大器和匹配接口。4.根据权利要求1所述的无线通信系统，其特征在于，所述信号接收单元还包括：设置于单匝环形天线开口端的电流反馈运算放大器，用于测量单匝环形天线开口端的感应电压；与多匝环形天线连接的调谐电容和电压放大器；第一高精度AD转换器、第二高精度A...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11