[发明专利]一种提高水声通信速率的多频带MFSK调制方法

说明书

本发明公开了一种可提高水声通信速率的多频带MFSK调制方法，将直接使用MFSK所占用的总带宽分为若干子频带，并将待发送的0/1流分组，每个子频带分别使用MFSK发送对应分组的0/1流；各频带信号同时发射，在频带间实现频分复用。该方法基于多进制频移键控调制方式，利用频分复用的高频带利用率和非相干MFSK的高可靠性提高了水声通信系统的性能。相比直接使用MFSK的调制方式，在频带宽度不变的情况下提高了频带利用率，从而提高了通信速率。

技术领域

本发明属于水声通信领域，涉及一种提高水声通信速率的多频带MFSK(MultipleFrequency-shift Keying，多进制频移键控)调制方法。

背景技术

由于水声信道的复杂、随机多变等特性，在水声通信中，在对信号的可靠性要求非常高的情况下，非相干的FSK调制仍是不可替代的方式。但对总带宽直接使用MFSK受制于调制方式的限制，每个符号周期只发送一种频率信号。如果为追求通信速率而增大进制数M，则意味着要降低各频率间隔，牺牲系统性能。在发送波特率为R_B时，频带利用率为这种在整个频带应用MFSK的方式限制了频带利用率。而多频带的方式，每个符号周期可发送多个频率的信号，且保持总带宽和符号宽度不变，同时区别于频分复用技术(FDM，Frequency Division Multiplexing)对每个频率载波都调制数据的方式，每个频带内仅适用一种频率载波，可有效对抗抗水声多普勒，保证通信可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种提高水声通信速率的多频带MFSK调制方法。在水声通信中，对于整个频带应用MFSK调制时，频带利用率为本发明将整个频带分成若干个子频带，对每个子频带分别使用MFSK进行调制，此时的频带利用率为突破了原有频带利用率的限制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种提高水声通信速率的多频带MFSK调制方法，该方法包括以下步骤：

(1)将频带分为若干子频带，对每个子频带分别使用MFSK，其中M≥2；

直接使用MFSK的调制方式，M＝m，在总系统带宽B上设计了m个频率，每个符号周期仅发送其中的一种频率，即可以发送的bit数为log₂m，将总带宽B分成n个子频带，则每个子频带的宽度为每个子频带使用MFSK(M＝m/n)进行调制，保证了总带宽B不变，也保证了符号率不变。

(2)将待发送的0/1流分组，每个子频带用MFSK方式调制一组0/1流，然后将各频带的MFSK信号相加，构成多频带MFSK信号；

所述0/1流分组是将0/1流每分成一组，每组0/1流对应一个子频带，再将每组0/1流对应的多个子频带的MFSK信号加起来，形成多频带MFSK信号，每个符号周期内可以发送的bit个数为m和n选取合适的值，使得在种情况下，相比在总带宽上直接使用MFSK，多频带MFSK在每个符号周期内可以发送更多的bit，有更高的速率，频带利用率更高。

(3)解调时分别对各频带MFSK信号进行带通滤波，各频带独立解调，从而还原出发射对应的0/1流。

所述多频带MFSK信号在经过前级信号调理后输入解调器时，会通过多组带通滤波器，如步骤1中所述将直接使用MFSK(M＝m)的调制方法分成n组，则每组滤波器数量为个，对应中心频率为步骤1所述子频带中各个频率载波的频率，带宽为采用非相干解调方式对每个子频带进行独立解调，解调得到各个子频带所调制的0/1比特流，再按照发射时0/1流与子频带的映射关系进行并串转换恢复出原有0/1流。

本发明的有益效果是：本发明基于多进制频移键控(MFSK)调制方式，将原始频带分为多个子频带，对每个子频带应用MFSK，通过多个子频带相加形成多频带MFSK信号，增加每个符号周期内的传输的比特数，在频带宽度不变的情况下，增加了频带利用率，此时利用率为大于对整个频带应用MFSK调制的频带利用率