一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法
【专利摘要】本发明涉及一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，包括：相干通信发送端按默认通信制式向相干通信接收端发送信号，发送信号的头部包括Chirp信号；相干通信接收端对所接收到的信号进行采集，为采集信号中所包含的Chirp信号与相干通信接收端本地的Chirp信号求取最佳同步位置；计算最佳同步位置的互相关系数；相干通信接收端根据最佳同步位置的互相关系数选取相干通信制式，选取结果回传相干通信发送端；相干通信发送端根据相干通信制式发送相干通信数据，相干通信接收端根据所接收到的相干通信数据的帧头信息确定相干通信制式，进而根据该相干通信制式接收相干通信数据。
【专利说明】一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及相干通信领域，特别涉及一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法。
【背景技术】
[0002]水声信道具有传播速度低，可用带宽窄的特点，是一个典型的时变、多径衰落信道。盐度、温度、深度、风、浪以及航运等人类活动都会对水声信道产生显著的影响，相比无线电波信道，水声信道要恶劣得多。
[0003]相干通信是目前最为常见的一种通信方式。现有技术中的相干通信方式包括多相移键控(MPSK)、差分相移键控(DPSK)和正交幅度调制(QAM)等调制方法。而在水声通信领域中，使用最多的相干通信方式为多相移键控(MPSK)和差分相移键控(DPSK)的调制方法，尤其是多相移键控(MPSK)调制方法。使用MPSK调制方法可以取得较高的频谱利用率，MPSK调制方法的通信制式有多种，包括BPSK、QPSK、8PSK、16PSK。不同的通信制式有不同的数据传输速率，且对传输信道的要求也各有不同。在通信过程中为了降低通信误比特率、提高系统鲁棒性与数据传输速率，可对通信制式进行自适应调整。
[0004]在无线通信系统中已经提出了一些通信制式的自适应调整方法。根据无线通信信道的传输条件，信噪比(信号功率估计与噪声功率估计的比值)通常被用来作为现有的自适应调整方法的判决参数。但在利用水声信道进行通信的系统中，水声信道的多径、混响现象严重，它们和环境噪声一样制约着接收效果，限制高阶通信制式的使用。如果在利用水声信道进行通信的系统中，所采用的通信制式自适应调整方法依然将信噪比作为判决参数，那么在信噪比估计中，严重的多径分量或混响分量会随着发送功率的提高而提高，采用平均能量的方法不能将其和信号有效部分区分，因而经常出现信噪比估计很好但通信效果很差的情况。因此，在利用水声信道进行通信的系统中，需要一种更有效的、简便易行的信道评价方法，将其作为通信制式自适应调整的依据。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术中的通信制式自适应调整方法效果不佳，不适应水声信道的缺陷，从而提供一种有效、简便易行的方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，用于在包含相干通信发送端与相干通信接收端的水下通信系统中实现对相干通信制式的自适应调整，包括:
[0007]步骤I)、所述相干通信发送端按默认通信制式向所述相干通信接收端发送信号，所发送信号的头部包括Chirp信号；
[0008]步骤2)、所述相干通信接收端对所接收到的信号进行采集，为采集信号中所包含的Chirp信号与所述相干通信接收端本地的Chirp信号求取最佳同步位置；
[0009]步骤3)、计算步骤2)所得到的最佳同步位置的互相关系数；[0010]步骤4)、所述相干通信接收端根据步骤3)所得到的最佳同步位置的互相关系数选取相干通信制式，选取结果回传所述相干通信发送端；
[0011]步骤5)、所述相干通信发送端根据步骤4)确定的相干通信制式发送相干通信数据，所述相干通信接收端根据所接收到的相干通信数据的帧头信息确定相干通信制式，进而根据该相干通信制式接收相干通信数据。
[0012]上述技术方案中，在所述的步骤2)中，所述的求取最佳同步位置采用将采集信号中所包含的Chirp信号与本地的Chirp信号求滑动相关的方法实现。
[0013]上述技术方案中，在步骤3)中，所述的互相关系数用P _表示，其计算公式如下:
【权利要求】
1.一种自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，用于在包含相干通信发送端与相干通信接收端的水下通信系统中实现对相干通信制式的自适应调整，包括:步骤I)、所述相干通信发送端按默认通信制式向所述相干通信接收端发送信号，所发送信号的头部包括Chirp信号；步骤2)、所述相干通信接收端对所接收到的信号进行采集，为采集信号中所包含的Chirp信号与所述相干通信接收端本地的Chirp信号求取最佳同步位置；步骤3)、计算步骤2)所得到的最佳同步位置的互相关系数；步骤4)、所述相干通信接收端根据步骤3)所得到的最佳同步位置的互相关系数选取相干通信制式，选取结果回传所述相干通信发送端； 步骤5)、所述相干通信发送端根据步骤4)确定的相干通信制式发送相干通信数据，所述相干通信接收端根据所接收到的相干通信数据的帧头信息确定相干通信制式，进而根据该相干通信制式接收相干通信数据。
2.根据权利要求1所述的自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，其特征在于，在所述的步骤2)中，所述的求取最佳同步位置采用将采集信号中所包含的Chirp信号与本地的Chirp信号求滑动相关的方法实现。
3.根据权利要求1所述的自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，其特征在于，在步骤3)中，所述的互相关系数用P _表示，其计算公式如下:
4.根据权利要求1所述的自适应调整单载波水声相干通信制式的方法，其特征在于，在步骤4)中，所述的根据最佳同步位置的互相关系数选取相干通信制式包括:若0.4≤P opt<0.55，最佳相干通信制式为BPSK ；若0.55 < P opt<0.75，最佳相干通信制式为QPSK ；若0.75 < P opt<0.9，最佳相干通信制式为8PSK ；若0.9≤Popt < I，最佳相干通信制式为16PSK。
【文档编号】H04L25/02GK103532881SQ201210230359
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】朱敏, 李海莲, 武岩波 申请人:中国科学院声学研究所