机械天线时频组合调制系统、方法、设备、介质及终端技术方案

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种机械天线时频组合调制系统、方法、设备、介质及终端，包括发射机和接收机；所述发射机包括数字基带比特流的预处理模块、时频组合调制模块、驱动模块及旋转永磁体式机械天线；所述接收机包括磁棒、信号采集模块、滤波模块、过采样判决模块、时频组合解调模块及训练序列检测模块。本发明专利技术采用的调制方法是机械天线时频组合调制，同时利用电磁波的频率和频率出现顺序承载数字基带信息，实现的通信传输速率是2FSK调制方法的两倍以上；采用磁棒接收超低频信号，通过滤波、过采样判决、训练序列检测等信号处理模块实现了超低频信号的同步、解调，实现原始比特流的恢复。始比特流的恢复。始比特流的恢复。

【技术实现步骤摘要】
机械天线时频组合调制系统、方法、设备、介质及终端


[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种机械天线时频组合调制系统、方法、设备、介质及终端。

技术介绍

[0002]频率较高的电磁波在水下、地下等良导体介质的传播损耗很大，而由于甚低频(Very Low Frequency，VLF)频段以下的低频电磁波在海水中具有优秀的穿透和绕射能力，它们在海水中具有较远的传播距离。在对潜通信、透地通信、水下/地下探测、导航等领域，低频电磁波通信具有巨大的应用潜力。
[0003]传统低频发射天线为电小天线，依靠导体中的振荡电流激励电磁波。根据Chu、Harrington等人的研究，传统天线的辐射品质因数Q
rad
满足Q
rad
＞1/(ka)3+1/(ka)，其中，k＝2π/λ为真空中的波数，λ为电磁波波长，a为包围天线的最小辐射球半径，该式表明Chu
‑
Harrington极限与天线电尺寸呈负相关。在微波、毫米波和太赫兹频段，小口径的天线就能具备较高的辐射效率，但对于低频电磁波，当ka＜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械天线时频组合调制系统，其特征在于，所述机械天线时频组合调制系统，包括发射机和接收机；其中，所述发射机，包括数字基带比特流的预处理模块、时频组合调制模块、驱动模块以及旋转永磁体式机械天线；所述接收机，包括磁棒、信号采集模块、滤波模块、过采样判决模块、时频组合解调模块以及训练序列检测模块；所述数字基带比特流的预处理模块输出端与时频组合调制模块输入端相连，所述时频组合调制模块输出端与驱动模块输入端相连，所述磁棒输出端与信号采集模块输入端相连，所述信号采集模块输出端与滤波模块输入端相连，所述滤波模块输出端与过采样判决模块输入端相连，所述过采样判决模块输出端与时频组合解调模块输入端相连，所述时频组合解调模块输出端与训练序列检测模块输入端相连；所述数字基带比特流的预处理模块，用于将比特流分为多个帧，并在帧头插入训练序列；所述时频组合调制模块，用于对比特流逐帧进行机械天线时频组合调制；所述驱动模块，用于根据调制结果编写一定的运动任务；所述磁棒，用于接收超低频电磁波信号；所述信号采集模块，用于对接收信号采样；所述滤波模块，用于为中心频率与发射信号一致的多个带通滤波器并行组成，并在其后依次设置全波整流器和低通滤波器，用于对信号分多路做带通滤波、全波整流以及低通滤波处理，以提取信号包络；所述过采样判决模块，用于在一帧内采用过采样判决法，将信号恢复为按一定顺序排列的载频值；所述时频组合解调模块，用于对按一定顺序排列的载频值进行时频组合解调，恢复为数字比特流；所述训练序列检测模块，用于检测在发射机预先设置的训练序列。2.如权利要求1所述的机械天线时频组合调制系统，其特征在于，所述旋转永磁体式机械天线，包括伺服电机和球形永磁体；其中，所述伺服电机输入端与驱动模块输出端相连，且所述伺服电机由驱动模块控制，按照驱动模块所编写的运动任务控制球形永磁体的运动；所述球形永磁体由伺服电机带动，做旋转运动，用于发射超低频电磁波信号。3.一种应用如权利要求1～2任意一项所述的机械天线时频组合调制系统的机械天线时频组合调制与解调方法，其特征在于，所述机械天线时频组合调制与解调方法包括：通过在帧头插入并检测训练序列的方式实现收发信号的同步；将多个载频与载频顺序结合，同时承载数字比特流；按照频率出现顺序，设置驱动器的运动任务，进而控制旋转永磁体式机械天线按照一定规律运动；通过磁棒接收信号，对信号时域采样；根据调制参数，对接收信号做多路带通滤波处理，最后采用过采样判决法和解调算法恢复出原始比特流。4.如权利要求3所述的机械天线时频组合调制与解调方法，其特征在于，所述机械天线时频组合调制与解调方法包括以下步骤：步骤一，进行机械天线时频组合调制；步骤二，进行过采样判决；
步骤三，进行时频组合解调。5.如权利要求4所述的机械天线时频组合调制与解调方法，其特征在于，步骤一中，所述机械天线时频组合调制，包括根据帧长L，设置调制参数M和{m,n}；将所述帧序列映射到按一定顺序排列的m个载频上，包括：(1)数字基带比特流的预处理模块将待传输的数字基带比特流等分为多个帧，在帧头插入13位训练序列，得到帧长为L，帧结构为s
i
＝{d
(i
‑
1)
·
L+1
,d
(i
‑
1)
·
L+2
,...,d
i
·
L
}的序列，其中，k为序列索引，为帧索引；(2)时频组合调制模块根据帧长L，设置调制参数；其中，所述调制参数按照如下方法设置：(2.1)设置合适的载频个数M，满足M＝2
ζ
,载频频率为{f1,f2,...,f
M
}；(2.2)将每帧划分成帧长为L1与L2的两部分，即满足L＝L1+L2；搜寻与载频顺序有关的参数{m,n}，满...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，万维东，张佳浩，王涵，高思佳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：