[发明专利]基于感应耦合温盐深链的多载波基带与FSK混合调制方法

说明书

本发明以感应耦合温盐深链的传输信道为应用原型，提出了一种应用于海洋通信系统中的多载波基带与FSK混合调制方法，并针对发明的通信协议设计了相应的时域滤波的接收解调部分，以此构成了完整的收发海洋通信系统，利用matlab对该调制方法的可行性进行了验证，并且利用LABVIEW软件、实际的海洋耦合信道和matlab解调程序算法进行了实际测试。通过软件测试以及实际的信道系统测试的理论上可以承受的最低信噪比是10db，误码率控制在千分之二以内，远远低于目前的信道通信环境，本方法的提出为感应耦合温盐深传输信道提供了一种简单可行的数据通信方法，该方法的实现可简化水下数据节点电路的复杂性，为降低通信系统的功耗和延长系统的寿命提供了一种新的思路。

技术领域

本发明以感应耦合温盐深链的传输信道为应用原型，提出了一种应用于海洋通信系统中的多载波基带与FSK混合调制方法，为感应耦合温盐深传输信道提供了一种简单可行的数据通信方法，该方法的实现可简化水下数据节点电路的复杂性，为降低通信系统的功耗和延长系统的寿命提供了一种新的思路。

背景技术

基于感应耦合信道的数据传输技术是海洋测量的重要的通信技术之一，是采用电磁感应原理实现的无接触水下信号传输信道系统，它具有传输方式结构简单、成本低，传输距离远的特点，同时可以将传感器节点进行立体组网，实现更好的海洋监测作用。感应耦合海洋数据通信系统主要由水下数据节点，数据传输信道和水上接收调制系统三部分组成，其中水下数据节点由传感器、数据发送调制系统组成；传输信道由耦合磁环(包括水上磁环和水下磁环)、传输缆和水体组成。在感应耦合海洋实际测量工作中，水下数据节点中的传感器完成对不同节点的海水温度、盐度、深度等信息的采集，并将数据经过数据发送调制系统进行调制组包传到水下磁环，然后通过感应耦合传输到单匝线圈再传输到水上磁环，最后传输到水上接收调制系统进行解调处理，由于水下节点长期工作在海洋环境中，简单可靠的调制技术对于降低系统的功耗，延长系统的工作寿命具有重要的意义。

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，数字基带信号是指未经载波调制而直接传输数字基带信号，该通信技术具有简单可行的优点。频移键控(FSK)利用载波的频率变化来传递数字信息，其具有实现简单，抗噪声与抗衰减的性能较好等优点，在中低速数据传输中得到了广泛的应用。目前，中国所研发的感应耦合传输系统即是以海洋环境、铁氧体材料的磁环、高强度的塑包钢缆为传输通道，应用ASK或DPSK的调制解调技术，实现数据信息的传输，其传输速率达到1200bps。相较于中国，其他国家基于感应耦合原理的传输系统已拥有多种类型的成熟的产品。现阶段，掌握感应耦合传输技术并实际应用到海洋监测系统的主要有两个公司，分别是美国的SBE-BIRD和加拿大的RBR公司。SBE-BIRD公司的感应耦合传输系统与海流计、多普勒剖面仪等设备有标准串行接口，与遥测感应传输系统可集成在一起，采用DPSK调制技术，其传输速率可达9.6Kbps。RBR公司的感应耦合数据传输系统是将水下感应耦合发送器和水下仪器集成在一起，采用DPSK调制技术，其传输速率可达4.8Kbps。本方法采用基带和FSK混合调制技术，相比于ASK调制技术具有更好的抗干扰能力，相比于DPSK技术其结构更加简单。

发明内容

本发明的目的是通过对基带调制与FSK调制技术的深入研究设计出了多载波基带与FSK混合调制的信号调制方法，以提高基于感应耦合温盐深链的海洋通信系统数据的传输速率，降低通信系统海底部分节点的功耗，延长电量的使用时间，提高整套系统的使用寿命，以获得更大的海洋监测能力。