【技术实现步骤摘要】
一种正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法
本专利技术涉及水声通信
,具体涉及一种正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法。
技术介绍
水声信道是一个带宽有限、多途干扰复杂、背景噪声严重的时变、空变和频变的信道,信道的复杂性严重限制了水声通信的通信性能。扩频通信由于扩频增益的存在,具有良好的抗噪声和抗多径干扰特性,被广泛应用于远程水声通信领域。然而由于受到水声信道带宽的限制,扩频通信通信速率较低,往往只能满足每秒几十个比特甚至几个比特的传输速率,因此实用性受到较大限制。利用组合扩频通信方式,数据率得以进一步提高,然而相互叠加的扩频码之间难以保证完全正交,因此存在通道间相互干扰,降低了系统的误码率性能;利用双正交通道的循环移位键控扩频通信方式,将信息调制在码元相位上,利用码元相位的大小表示信息,一方面进一步提高了带宽利用率,另一方面通过正交通道解决了通道间干扰的问题;利用正交多载波扩频(OrthogonalMulti-carrierSpreadSpectrum,OMCSS)方式,将扩频后的信号同时调制在多个正交子载波上,并结合循环移位键控和M元扩频调制,进一步提高了通信速率。然而上述时域扩频方案对于扩频通信效率提升有限,且在信道结构复杂的水声条件下,通信性能受到限制。此外上述传统的扩频调制采用的伪随机(Pseudo-Noise,PN)序列具有明显的周期性和二值性等特征,一旦信号被截获,码片速率和码周期等相应特征容易被敌方提取和利用,导致信息泄露,不具有保密特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,为解决上述现有技术的不足,进一步提高水声扩频通信的通信速率, ...
【技术保护点】
1.一种正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法,所述方法包括:步骤1)发射端将信源发出的输入信息序列按照每(a+2)bit一组进行顺序串并转换,得到K组长度为a+2的信息序列,并将其分别送入K个分组器中,每个分组器分别对前a位进行M元混沌调相扩频映射,得到一个混沌调相扩频码,对后2位进行QPSK调制后再利用得到的混沌调相扩频码进行扩频调制得到基带信号,然后将K组基带信号分别映射到OFDM符号的子载波上进行OFDM调制,得到待发射的数字信号,最后将待发射的数字信号转换为水声信号并进行发射;步骤2)接收端将收到的水声信号转换为数字信号,采用OFDM符号中一段混沌调相扩频信号作为导频信号,利用混沌调相扩频码的扩频增益,对数字信号进行时频二维搜索完成时频同步;然后对完成时频同步后的信号进行OFDM解调得到K组基带信号,分别输入K个组合器完成解扩和QPSK解调,得到二进制序列。
【技术特征摘要】
1.一种正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法,所述方法包括:步骤1)发射端将信源发出的输入信息序列按照每(a+2)bit一组进行顺序串并转换,得到K组长度为a+2的信息序列,并将其分别送入K个分组器中,每个分组器分别对前a位进行M元混沌调相扩频映射,得到一个混沌调相扩频码,对后2位进行QPSK调制后再利用得到的混沌调相扩频码进行扩频调制得到基带信号,然后将K组基带信号分别映射到OFDM符号的子载波上进行OFDM调制,得到待发射的数字信号,最后将待发射的数字信号转换为水声信号并进行发射;步骤2)接收端将收到的水声信号转换为数字信号,采用OFDM符号中一段混沌调相扩频信号作为导频信号,利用混沌调相扩频码的扩频增益,对数字信号进行时频二维搜索完成时频同步;然后对完成时频同步后的信号进行OFDM解调得到K组基带信号,分别输入K个组合器完成解扩和QPSK解调,得到二进制序列。2.根据权利要求1所述的正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法,其特征在于,所述步骤1)具体包括:步骤1-1)利用Quadratic映射得到原始混沌序列,由此生成M个用于调制信息序列的扩频码和一个用于时频同步的导频序列,扩频长度分别为N和D;将生成的M个扩频码组成一个混沌调相扩频序列集{c1,c2,…,cM};步骤1-2)发射端将信源发出的输入信息序列按照每(a+2)bit一组进行顺序串并转换,得到K组长度为a+2的信息序列,并将其分别送入K个分组器中;步骤1-3)每个分组器对输入的(a+2)bit信息进行分段处理,将其中前a位进行M元映射,剩余的2位信息进行QPSK映射;则第k个分组器得到M元映射后的M进制数据xk,选择混沌调相扩频序列集合中M个扩频序列中的第xk个扩频码作为输出,得到对应的扩频码QPSK映射后得到d(k),并利用扩频码对d(k)扩频调制后得到与第k个分组器对应的基带信号b(n):其中n=0,1...,KN,q=n-kN,k=1,…K,代表扩频码的第q个码片;步骤1-4)每个分组器输出一个长度为N的基带信号,将K组基带信号与导频序列一一映射到OFDM符号的L个子载波上,得到总基带信号,对总基带信号进行IFFT变换,得到时域信号S(t)为:其中,fn为每个子载波的频率,T为一个OFDM符号的时间长度,Tg为循环前缀的时间长度,T′=T+Tg;完整的M元CPM扩频OFDM信号表示为:其中,b(n,i)是第i个符号中的第n个子载波上调制的数据,g(t)为每个符号的脉冲波形,表示为:3.根据权利要求2所述的正交多载波M元混沌调相扩频水声通信方法,其特征在于,所述步骤1-1)具体包括:步骤1-1-1)利用Quadratic映射得到原始混沌码,映射方程表示为:y(m+1)=P-Qy2(m)其中,当3/4<PQ<2时,原始混沌码y(m)∈(-2/Q,2/Q),Q=4,P=1/4,y(0)∈(-0.5,0.5),y(m)∈(-0.5,0.5),m为正整数;步骤1-1-2)将未经二值量化的y(m)调制在复指数上,生成混沌调相扩频码c,c包含N个码片,其中第q个码片为:c(q)=exp{...
【专利技术属性】
技术研发人员:普湛清,黄海宁,王巍,李宇,
申请(专利权)人:中国科学院声学研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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