CN107453821B - 一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，包括以下步骤：(1)首先发送端和接收端通过阵列进行互定位方位，实现相互的信息交互；(2)发送端和接收端交换方位信息后，发送端以参量阵的方式实现定向信息发送，接收端以的方式实现定向的信息接收；(3)接收端接收到信息后，对得到的差频信号进行恢复处理，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。本发明将方位估计、参量阵发送、阵列接收等技术结合起来实现通信，方法简单易行，可以大大提高定向接收的能力，实现抵抗环境噪声的能力，能够较好的实现通信质量，实现空间区域的隐蔽传输。可以广泛的应用于无线、水声等强噪声环境与空间隐蔽的场合，具有良好的应用前景。

Description

一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法
技术领域
本发明属于声通信技术领域，特别涉及一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法。
背景技术
无线使用环境和水声使用环境的一些特点决定了声通信的复杂性，比如无线中的强噪声场合，水声海洋中的高噪声背景，很强的多途干扰，通信速率较低并且带宽有限。人们不断在努力寻找更适合强噪声环境的通信方法，以FSK(频移键控)为代表的早期非相干调制技术，性能稳健但其数据传输率较低，无法实现高速通信；相干调制技术很大程度地提高了数据率，但是由于其易受信道的影响，定向接收能力较差，实现低误码率需要复杂的设备平台，并且带宽利用率低。
另外由于声波在水中或其他环境中具有开放性，因此容易被敌对方截获、干扰或欺骗，探索声隐蔽技术十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其适用于强噪声环境，可实现空间位置隐藏。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，包括以下步骤：
(1)首先发送端和接收端通过阵列进行互定位方位，实现相互的信息交互；
(2)发送端和接收端交换方位信息后，发送端以参量阵的方式实现定向信息发送，接收端以阵列波束形成的方式实现定向的信息接收；
(3)接收端接收到信息后，对得到的差频信号进行恢复处理，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。
优选地，所述步骤(1)中互定位方位的方法为：发送端发送一个接收端频率范围内的样本信号，接收端通过阵列定位算法，定位出发送端的方位；同时接收端通过通信的方式或者互发一次样本信号的方式，通知发送端其方位。
优选地，所述样本信号为伪随机序列或LFM信号，接收端通过阵列信号处理，进行DOA算法或者方位估计算法，实现发送端的方位估计。
优选地，所述步骤(2)中参量阵的方式发送信号为：首先产生二进制序列，经过比特交织与编码，再通过符号映射生成对应的待发送复数信息序列，用单边带调制，将调制后的信号和载波信号作为参量阵的发射的原频信号，发送端利用参量阵发射信号。
优选地，所述步骤(3)中接收端接收到信息后，提取获取的差频分量、解调比特交织与编码，信息得到恢复，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
本发明将方位估计、参量阵发送、阵列接收等技术结合起来实现通信，方法简单易行，可以大大提高定向接收的能力，实现抵抗环境噪声的能力。能够较好的实现通信质量，并且参量阵可以在小尺寸下获得高的指向性波束，实现空间区域的隐蔽传输。可以广泛的应用于无线、水声等强噪声环境与空间隐蔽的场合，具有良好的应用前景。同时在无线组网领域的节点相对位置固定或者方向固定，或者在水声领域的海床基或者海底节点固定或者相对位置固定的场合，都有重要的应用价值，可以实现信息的空间位置隐藏。
附图说明
图1为本发明通信方法的流程图。
图2为基于阵列的互定位与信息握手过程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1及图2，本发明公开了一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，包括以下步骤：
(1)发送端与接收端互定位：首先发送端发送一个接收端频率范围内的样本信号，样本信号为伪随机序列(可选用pn序列、m序列、Go l d序列)或LFM信号，接收端通过阵列定位信号处理，进行DOA算法或者方位估计算法，定位出发送端的方位；同时接收端通过通信的方式或者互发一次样本信号的方式，通知发送端其方位。
(2)发送端和接收端交换方位信息后，发送端首先产生二进制序列，经过比特交织与编码，再通过符号映射生成对应的待发送复数信息序列，用单边带调制，调制方法可以为单载波、多载波、调频信息等任意传输方式，将调制后的信号和载波信号作为参量阵的发射的原频信号，发送端利用参量阵发射信号。
接收端以阵列波束形成的方式实现定向的信息接收，能够实现最大的空间性能增益与最好的信息传输性能。阵型为线阵、平面阵、立体阵、稀疏阵等任意阵型。由于参量阵的自解调原理，接收端得到的差频信号为低频信号。
参量阵的小孔径下可以获得指向性强，自解调特点，以及低频上可以获得很宽的相对频带带宽的通信能力。发送端使用两个频率相近的高频声波信号作为主频信号，声波在传播的过程中由于非线性效应形成的差频波则具有低频高指向性的特点，同时在接收端使用阵列的波束形成，可以大大提高定向接收的能力，实现抵抗环境噪声的能力。
(3)接收端接收到信息后，提取获取的差频分量、解调比特交织与编码，信息恢复，即可获得所需要的信息，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。
由于采用了定向的发送与接收，可以实现在空间方位的信息传输与信息隐蔽，得到更加高鲁棒的性能。
本发明将参量阵的定向波束传输与接收端的定向波束成型，构成了双波束增强的定向隐蔽通信，实现了在空间上的定向传输的隐蔽传输，能够实现较高通信速率并且可靠的通信质量，同时可以在小尺寸下获得高指向性窄波束。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)首先发送端和接收端通过阵列进行互定位方位，实现相互的信息交互；
(2)发送端和接收端交换方位信息后，发送端以参量阵的方式实现定向信息发送，接收端以阵列波束形成的方式实现定向的信息接收；
(3)接收端接收到信息后，对得到的差频信号进行恢复处理，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。
2.如权利要求1所述的一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤(1)中互定位方位的方法为：发送端发送一个接收端频率范围内的样本信号，接收端通过阵列定位算法，定位出发送端的方位；同时接收端通过通信的方式或者互发一次样本信号的方式，通知发送端其方位。
3.如权利要求2所述的一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其特征在于：所述样本信号为伪随机序列或LFM信号，接收端通过阵列信号处理，进行DOA算法或者方位估计算法，实现发送端的方位估计。
4.如权利要求2或3所述的一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤(2)中参量阵的方式发送信号为：首先产生二进制序列，经过比特交织与编码，再通过符号映射生成对应的待发送复数信息序列，用单边带调制，将调制后的信号和载波信号作为参量阵的发射的原频信号，发送端利用参量阵发射信号。
5.如权利要求4所述的一种基于阵列定向的声隐蔽通信方法，其特征在于：所述步骤(3)中接收端接收到信息后，提取获取的差频分量、解调比特交织与编码，信息得到恢复，即可以获得所需要的信息进行原始数据处理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7109789B2 (en) * 2002-01-18 2006-09-19 American Technology Corporation Modulator—amplifier
US9094112B2 (en) * 2011-05-27 2015-07-28 uBeam Inc. Sender controller for wireless power transfer
CN102438192B (zh) * 2011-12-15 2014-04-16 瑞声声学科技(深圳)有限公司 声参量阵扬声器系统及其调制方法
CN104539569A (zh) * 2015-01-09 2015-04-22 哈尔滨工程大学 一种基于参量阵正交频分复用编码水声通信的方法

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