一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，包括以下步骤：S1：在发射端对环境噪声进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行参数估计得到特征指数α；S2：根据环境噪声信号的特征指数α，通过α稳定分布序列发生器获得SαS稳定分布序列，作为系统通信载体；S3：信源信息在发送端先进行信道编码，再进行串并转换，通过数字脉冲间隔调制(DPIM)信息调制器将分配到的数字信息调制到SαS稳定分布序列上；S4：在接收端，利用本地拷贝的同步信号确定信息信号开始的确切时间，然后通过接收到的同步信号进行信道估计与信道均衡；S5：在接收端通过估计相邻码元间的时延差(TDD)值，由译码器恢复出信号携带的数字信息，将解码信息进行并串转换与信道译码恢复出原始信息序列。本方法相比于传统DPIM系统，通信载体具有更好的隐蔽性，同时可实现可靠通信。靠通信。靠通信。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法


[0001]本专利技术涉及水声通信领域，具体涉及一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法。

技术介绍

[0002]随着世界各国对海洋探索开发的逐渐深入，对水声通信的研究越来越受到民用与军事单位的重视。海洋国防领域也正处于快速发展时期，充分探索开发海洋及其资源为各个国家重要的战略任务。随着需求的增加和应用的多样化，对水下信息传输提出了更高的要求，水声通信系统的隐蔽性问题已经成为一个重要限制因素，尤其是在水下传感器网络和军事应用领域，故水声通信的隐蔽性一直是一个亟待研究的问题。
[0003]传统伪装隐蔽水声通信系统一般使用时延差调制或脉冲位置调制进行调制，DPIM是其中一种具有高能效比的调制技术，具有较强的抗信道干扰能力，能可靠传输信息，该调制方式的特性使得其在水声通信领域具有应用优势。在传统DPIM的伪装隐蔽水声通信系统中，脉冲信号大多采用线性调频信号与仿生信号，但其分别由于高时间分辨率与模仿生物时空分布范围限制，导致其波形隐蔽性不足。
[0004]有鉴于此，设计一种新型的水声通信方法是至关重要的。

技术实现思路

[0005]针对上述提到传统伪装隐蔽水声通信存在通信载体隐蔽性不足的问题，本申请的实施例中提供一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，包括以下步骤：
[0006]S1：在发射端对环境噪声进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行参数估计得到特征指数α；
[0007]S2：根据环境噪声信号的特征指数α，通过α稳定分布序列发生器获得SαS稳定分布序列，作为系统通信载体；
[0008]S3：信源信息在发送端先进行信道编码，再进行串并转换，通过DPIM信息调制器将分配到的数字信息调制到SαS稳定分布序列上；
[0009]S4：在接收端，利用本地拷贝的同步信号确定信息信号开始的确切时间，通过接收到的同步信号进行信道估计与信道均衡；
[0010]S5：在接收端通过估计相邻码元间的TDD值，由译码器恢复出信号携带的数字信息，将解码信息进行并串转换与信道译码恢复出原始信息序列。
[0011]在一些实施例中，步骤S1具体包括：
[0012]S11：在所述发射端对环境信道进行采样获得所述环境噪声信号；
[0013]S12：将所述环境噪声信号进行参数估计获得特征指数α。
[0014]对发射端环境噪声进行参数估计，根据估计得到的参数，可生成符合环境噪声统计特征的SαS稳定分布序列，提升发射信号的隐蔽性。
[0015]在一些实施例中，步骤S3具体包括：
[0016]S31：信源信息b(t)在所述发射端经过信道编码，再进行串并转换，然后将每信息分为一组，其中M为调制阶数；
[0017]S32：根据所述数字信息，所述DPIM信息调制器对生成的SαS稳定分布序列P
i
(t)进行编码，编码完成后的一个码元信号可表示为如下所示：
[0018][0019]利用信道编码与DPIM技术提高了传输的正确性，降低了误码率，可以实现可靠的通信，同时提高了传输信息被破译的难度。
[0020]在一些实施例中，步骤S4具体包括：
[0021]S41：在所述接收端对接收到的同步信号p
r
(t)作拷贝相关处理，估计出信道冲激响应h'(t)；
[0022]S42：对信道冲激响应h'(t)进行时间反转得到h'(
‑
t)；
[0023]S43：将h'(
‑
t)与所接收的信息信号s
r
(t)进行卷积，得到虚拟接收信号r(t)。
[0024]利用虚拟时间反转镜(VTRM)技术，对接收信号进行信道均衡与信道估计，实现时间压缩，重构多径信号，能够有效地抑制码间干扰，提高系统接收端的解码性能。
[0025]在一些实施例中，步骤S5具体包括：
[0026]S51：在所述接收端对虚拟接收信号r(t)进行时延估计技术进行时延测量译码得到信号携带数字信息b
R
(t)；
[0027]S52：将所述信号携带数字信息b
R
(t)经过并串转换与信道译码恢复出原始信息序列b
r
(t)。
[0028]本申请的实施例中提供一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，包括以下步骤：S1：在发射端对环境噪声进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行参数估计得到特征指数α；S2：根据环境噪声信号的特征指数α，通过α稳定分布序列发生器获得SαS稳定分布序列，作为系统通信载体；S3：信源信息在发送端先进行信道编码，再进行串并转换，通过DPIM信息调制器将分配到的数字信息调制到SαS稳定分布序列上；S4：在接收端，利用本地拷贝的同步信号确定信息信号开始的确切时间，通过接收到的同步信号进行信道估计与信道均衡；S5：在接收端通过估计相邻码元间的TDD值，由译码器恢复出信号携带的数字信息，将解码信息进行并串转换与信道译码恢复出原始信息序列。本申请基于海洋环境噪声的DPIM系统利用α稳定分布序列对海洋环境噪声建模良好的可行性与适用性，构建DPIM系统，使其比传统DPIM系统具有更好的隐蔽性；使用VTRM技术，对接收信号进行信道均衡与信道估计，实现时间压缩，重构多径信号，能够有效地抑制码间干扰，提高系统接收端的解码性能，且能一定程度上抑制水声环境对通信的恶劣影响；对发射端环境噪声进行参数估计，根据估计得到的参数，可生成符合环境噪声统计特征的SαS稳定分布序列，提升发射信号的隐蔽性，从而达到加强DPIM水声通信系统隐蔽性的目的。该方案可用于水声通信中的保密通信、隐蔽通信和抗截获通信等领域。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术的实施例的α稳定分布信号在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0031]图2为本专利技术的实施例的线性调频信号在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0032]图3为本专利技术的实施例的虎鲸信号在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0033]图4为本专利技术的实施例的领航鲸信号在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0034]图5为本专利技术的实施例的船舶辐射噪声信号在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0035]图6为本专利技术的实施例的局部环境噪声在信噪比为
‑
8dB下的时频图；
[0036]图7为本专利技术的实施例的DPIM信号码元结构示意图；
[0037]图8为本专利技术的实施例的海试实验地点环境样本集α估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在发射端对环境噪声进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行参数估计得到特征指数α；S2：根据环境噪声信号的特征指数α，通过α稳定分布序列发生器获得SαS稳定分布序列，作为系统通信载体；S3：信源信息在发送端先进行信道编码，再进行串并转换，通过DPIM信息调制器将分配到的数字信息调制到SαS稳定分布序列上；S4：在接收端，利用本地拷贝的同步信号确定信息信号开始的确切时间，通过接收到的同步信号进行信道估计与信道均衡；S5：在接收端通过估计相邻码元间的TDD值，由译码器恢复出信号携带的数字信息，将解码信息进行并串转换与信道译码恢复出原始信息序列。2.根据权利要求1所述的基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11：在所述发射端对环境信道进行采样获得所述环境噪声信号；S12：将所述环境噪声信号进行参数估计获得特征指数α。3.根据权利要求1所述的基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S31：信源信息b(t)在所述发射端经过信道编码，再进行串并转换，然后将每bit信息分...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐洁，汪鹏程，孙海信，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：