一种用于远程水声通信中的M-ary扩频通信方法

摘要

本发明公开了一种M-ary扩频通信方法，包括：(1)由M个正交扩频编码组成编码集合；(2)M个扩频编码分别调制载波形成M个扩频信号；(3)从M个扩频信号中选取r个叠加为组合扩频信号，并将该组合扩频信号映射为二进制数据；(4)在通信的发送端，根据要发送的二进制数据流，发送相应的组合扩频信号；(5)在通信的接收端，将接收到的组合扩频信号译码为二进制数据。在本发明中，步骤(1)中编码集合中的正交扩频编码由混沌序列生成，并提供了一种优选的调制方式——混沌调频。本发明可应用于远程水声通信中，并且可以提高远程水声通信的通信速率；提高信号的频谱利用率；灵活地调整通信速率和误码率的关系；提高通信的保密性能，降低截获率。

主权项

1、一种用于远程水声通信中的M-ary扩频通信方法，包括如下步骤：(1)由M个正交扩频编码组成编码集合；所述的正交扩频编码为混沌序列，其中，所述的混沌序列由改进的kent映射生成，所述改进的kent映射为：$k(n+1)=\left\{\begin{array}{cc}\{1-[a-k\left(n\right)]\}/a& -1\le k\left(n\right)<2a-1\\ [a-k\left(n\right)]/(1-a)& 2a-1\le k\left(n\right)\le 1\end{array}\right.,$其中，0<a<1，-1≤k(n)≤1；(2)用M个扩频编码分别调制载波形成M个扩频信号；所述调制载波的方法为混沌调频，所述混沌调频是指将混沌序列直接作为调制信号调频于载波之上形成调频信号；其中所述调频信号为：s(t)＝Acos(ω₀t+B∫c(t)dt)         0≤t≤T其中调制信号c(t)为：$\begin{array}{cc}c\left(t\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}k\left(n\right)\{u[t-{\mathrm{nT}}_0]-u[t-(n+1)T_0]\}/2& 0\le t\le T;\end{array}$其中，T为s(t)的时间长度，ω₀为中心频率，B为调制指数，k(n)为长度为N的混沌序列，混沌序列中的每个码元占用的调频时间为T₀＝T/N，u(t)为阶跃函数；r(t)为斜坡函数，是u(t)的积分结果；首先根据所述改进的kent映射生成混沌序列，其中参数取值为a＝0.65，给定第一个种子k(0)＝10^-6，生成一个混沌序列；在此基础上，再根据式：$s\left(t\right)=A\cos \{{\omega }_{0}t+B\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}k\left(n\right)\{r[t-n{T}_0]-r\left[\text{t-}(n+1)T_0\right]\}/2\}$    0≤t≤T的混沌调频方式生成一个混沌调频信号，其中参数T、ω₀、B和N可根据实际通信速率、误码率和通信距离调整，取值为：信号时间长度T在2.0s～10.0s之间，中心频率ω₀小于1000Hz，信号带宽B在50Hz～300Hz之间，混沌序列长度N在63～4095之间；在第一个种子k(0)＝10^-6的基础上，以Δ＝10-6为步长，产生一系列种子，从而生成一系列混沌调频信号；求取混沌调频信号的互相关，优选出两两互相关值小于0.15的M个混沌调频信号，组成了信号集合；M取值为512～4096，由于采用信号组合并行发送方式，需要确定组合信号的个数r，r的取值为1～10；(3)从M个正交扩频信号中任意选取r个叠加为组合扩频信号，并将该组合扩频信号映射为一个位的二进制数据，其中1≤r<M，为向下取整符号；(4)在通信的发送端，根据要发送的二进制数据流，发送相应的组合扩频信号；(5)在通信的接收端，将接收到的所述组合扩频信号译码为二进制数据。