一种强抗干扰水下通信方法、发射端和接收端技术

本发明专利技术公开了一种强抗干扰水下通信方法、发射端和接收端，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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种强抗干扰水下通信方法、发射端和接收端
本专利技术属于声学通信领域，更具体地，涉及一种强抗干扰水下通信方法、发射端和接收端。
技术介绍
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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强抗干扰水下通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1.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；/nS2.低频声音信号通过水介质传输；/nS3.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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种强抗干扰水下通信方法，其特征在于，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。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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。


4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3中，在关联运算前，对接收到的N个低频声音信号进行采集降噪，具体方式如下：
对接收到的N个低频声音信号分别进行卷积运算，得到N个卷积结果；将N个卷积结果输入至全连接神经网络进行特征提取，得到信号的特征频率和周期；抑制接收到的N个低频声音信号中特征频率以外的频率，得到粗降噪后的N个低频声音信号；
和/或，
在关联运算后，对关联运算结果进行恢复降噪，具体方式如下：
采用尺度为信号周期的卷积窗，对关联运算结果进行卷积，并在卷积过程中选取卷积窗内第三个和第四个极大值的峰值作为对应卷积窗的权重因子；权重因子乘以卷积窗对应的信号，实现信号重构。


5.一种强抗干扰水下通信发射端，其特征在于，发射端包括观测模块、调制模块和发送模块，
所述观测模块，用于使用N个观测信号分别对原始信源进行观测，得到N个...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝雪丰，李宗霖，李鹏奇，曾龙生，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42