[发明专利]一种动态可重构水下声学调制解调器及其通信方法

权利要求书

1.一种水下声学调制解调器，其特征在于，所述水下声学调制解调器包括：传感器（0）、水声换能器（1）、模拟前端电路、模数转换器（4）、数模转换器（5）和数字信号处理模块；模拟前端电路包括接收电路（2）和发射电路（3）；数字处理模块进一步包括处理器（8）、信道检测模块（7）、位同步模块（6）、解调模块（11）和调制模块（10）；其中，水声换能器（1）将接收到的声能信号转换为模拟电信号，传送至接收电路（2）；接收电路（2）连接至模数转换器（4），将模拟电信号转换成数字信号传输至信道检测模块（7）或通过位同步模块（6）传输至解调模块（11）；信道检测模块（7）、解调模块（11）和调制模块（10）分别和处理器（8）相连；传感器（0）将检测到的水下信号传输至处理器（8）；处理器（8）将信号传送至调制模块（10）；调制模块（10）将调制后的信号传送至数模转换器（5）；数模转换器（5）将数字信号转换成模拟电信号传输至发射电路（3）；发射电路（3）将模拟电信号传输至水声换能器（1），转换成声信号发射出去。

2.如权利要求1所述的水下声学调制解调器，其特征在于，所述数字信号处理模块基于现场可编程门阵列FPGA器件实现。

3.如权利要求1所述的水下声学调制解调器，其特征在于，进一步包括与FPGA相连的片外存储器（12），多种调制解调方式以FPGA能够识别的数据流文件的形式存储在所述片外存储器（12）。

4.如权利要求1所述的水下声学调制解调器，其特征在于，不同的调制解调方式下，所述解调模块（11）和调制模块（10）具有相同的接口。

5.一种的水下声学调制解调器的通信方法，其特征在于，以权利要求1所述的水下声学调制解调器作为节点构成的水下无线传感器网络，两个水下声学调制解调器之间进行通信，分别作为发射节点和接收节点，所述通信方法包括以下步骤：

1）发射节点向接收节点发射信道检测信号；

2）接收节点的水声换能器接收此信号，经接收电路和模数转换器传输至信道检测模块，信道检测模块进行信道检测，得到信道参数，传输至处理器；

3）接收节点的处理器根据信道的情况确定两者之间进行通信的数据传输率和调制解调方式，然后将通信的数据传输率和调制解调方式传送给调制模块，经数模转换器和发射电路，由水声换能器发送回发射节点，之后完成调制模块和解调模块的动态可重构配置；

4）发射节点的水声换能器接收信号，经接收电路和模数转换器，通过位同步模块和解调模块，处理器接收到通信的数据传输率和调制解调方式，完成调制模块和解调模块的动态可重构配置；

5）发射节点将传感器采集到的待发射信号，按照确定的数据传输率和调制解调方式，由调制模块调制后，经数模转换器、发射电路和水声换能器，发射至接收节点，与接收节点进行通信。

6.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，在步骤3）和4）中，处理器根据信道检测模块的信道检测结果确定适合当前信道的最佳调制解调方式后，从与FPGA相连的片外存储器中加载对应的调制解调方式的数据流文件，对调制模块和解调模块进行动态可重构配置。

7.如权利要求5所述的通信方法，其特征在于，在步骤2）中，所述信道参数包括多普勒频移、多径传输延时和信噪比。