CN114124257B - 信号质量评估装置及信号质量评估方法 - Google Patents

信号质量评估装置及信号质量评估方法 Download PDF

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CN114124257B CN202111154709.3A CN202111154709A CN114124257B CN 114124257 B CN114124257 B CN 114124257B CN 202111154709 A CN202111154709 A CN 202111154709A CN 114124257 B CN114124257 B CN 114124257B
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Abstract

本公开提供了一种信号质量评估装置及信号质量评估方法，属于通信领域。信号质量评估装置包括：信号接收放大模块，用于接收低频信号，对低频信号进行放大；信号幅度检测模块，用于对放大后的低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定低频信号中伪随机编码信号的幅度；噪声方差检测模块，用于检测低频信号的幅度，低频信号包括伪随机编码信号和噪声；根据低频信号的幅度以及信号幅度检测模块检测到的伪随机编码信号的幅度，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；信号质量评估模块，用于根据噪声方差和伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据信噪比评估信号质量。

Description

信号质量评估装置及信号质量评估方法
技术领域
本公开涉及通信领域，尤其涉及一种信号质量评估装置及信号质量评估方法。
背景技术
低频通信是当前潜水航行通信的主要手段。潜水航行通信时信号传输距离大，低频信号经过远距离传播后由于大气衰减和海水衰减，低频信号微弱，信噪比低，进而造成低频信号检测困难，难以判别远距离水下低频信号质量，无法预估水下通信效能，给水下收信带来了风险。
发明内容
本公开实施例提供了一种信号质量评估装置及信号质量评估方法。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种信号质量评估装置，其特征在于，所述信号质量评估装置包括：
信号接收放大模块，用于接收低频信号，对所述低频信号进行放大；
信号幅度检测模块，用于对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度；
噪声方差检测模块，用于检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及所述信号幅度检测模块检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；
信号质量评估模块，用于根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量。
可选地，所述信号接收放大模块，包括：
低频接收天线，用于接收所述低频信号；
模拟放大电路，用于对所述低频信号进行放大；
AD采样电路，用于将放大后的所述低频信号从模拟信号转换为数字信号；
数字下变频单元，用于对所述数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
可选地，所述信号幅度检测模块，包括：
MSK解调单元，用于对所述基带信号进行MSK解调，得到所述解调信号；
伪随机编码相关检测单元，用于将所述解调信号和所述预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的峰值；
信号幅度计算单元，用于根据所述低频信号中伪随机编码信号的峰值计算所述伪随机编码信号的幅度。
可选地，所述噪声方差检测模块，包括：
带通滤波器，用于对所述低频信号进行滤波；
幅度测量单元，用于对滤波后的所述低频信号进行幅度测量，得到所述低频信号的幅度；
噪声方差计算单元，用于计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到所述噪声方差。
可选地，所述信号质量评估模块，包括：
信噪比估算单元，用于按照如下公式计算所述信噪比：
其中，NS为低频信号的幅度，S为伪随机编码信号的幅度，N为所述噪声的幅度；
信号质量评估单元，用于确定信噪比所处的范围，并输出所述信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
一方面，提供了一种信号质量评估方法，所述信号质量评估方法包括：
接收低频信号，对所述低频信号进行放大；
对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度；
检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；
根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量。
可选地，所述接收低频信号，对所述低频信号进行放大，包括：
接收所述低频信号；
对所述低频信号进行放大；
将放大后的所述低频信号从模拟信号转换为数字信号；
对所述数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
可选地，所述对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度，包括：
对所述基带信号进行MSK解调，得到所述解调信号；
将所述解调信号和所述预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的峰值；
根据所述低频信号中伪随机编码信号的峰值计算所述伪随机编码信号的幅度。
可选地，所述检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差，包括：
对所述低频信号进行滤波；
对滤波后的所述低频信号进行幅度测量，得到所述低频信号的幅度；
计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到所述噪声方差。
可选地，所述根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量，包括：
按照如下公式计算所述信噪比：
其中，NS为低频信号的幅度，S为伪随机编码信号的幅度，N为所述噪声的幅度；
确定信噪比所处的范围，并输出所述信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现前述信号质量评估方法。
一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现前述信号质量评估方法。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在本公开实施例中，通过接收低频信号后进行放大，一边从中解调出解调信号，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定出低频信号中伪随机编码信号的幅度，另一边检测出低频信号的幅度，这里的低频信号包括伪随机编码信号和噪声，因此，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，即可得到噪声方差，利用低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差确定出接收的低频信号的信噪比，再利用信噪比评估信号质量。该方式应用在潜水航行通信中，既能够保证对于微弱低频信号的接收和质量检测，同时通过上述检测能够对通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取上浮等应急措施提升接收可靠性，可提高低频通信成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开一个示意性实施例的信号质量评估装置结构示意图；
图2为本公开一个示意性实施例的信号质量评估装置结构示意图；
图3为本公开一个示意性实施例的一种数字下变频单元的结构示意图；
图4为本公开一个示意性实施例的一种伪随机编码相关检测的示意图；
图5为本公开一个示意性实施例的信号质量评估方法的流程示意图；
图6是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1为本公开一个示意性实施例的一种信号质量评估装置的结构示意图。参见图1，该信号质量评估装置适用于远距离水下低频通信的信号质量评估，当然也不限于该场景，也可以应用于其他场景下的信号质量评估。该装置包括：信号接收放大模块101、信号幅度检测模块102、噪声方差检测模块103和信号质量评估模块104，信号接收放大模块101分别与信号幅度检测模块102和噪声方差检测模块103连接，噪声方差检测模块103分别与信号幅度检测模块102和信号质量评估模块104连接，信号幅度检测模块102与信号质量评估模块104连接。
其中，信号接收放大模块101，用于接收低频信号，对低频信号进行放大；
信号幅度检测模块102，用于对放大后的低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定低频信号中伪随机编码信号的幅度；
噪声方差检测模块103，用于检测低频信号的幅度，低频信号包括伪随机编码信号和噪声；根据低频信号的幅度以及信号幅度检测模块检测到的伪随机编码信号的幅度，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；
信号质量评估模块104，用于根据噪声方差和伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据信噪比评估信号质量。
在本公开实施例中，通过接收低频信号后进行放大，一边从中解调出解调信号，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定出低频信号中伪随机编码信号的幅度，另一边检测出低频信号的幅度，这里的低频信号包括伪随机编码信号和噪声，因此，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，即可得到噪声方差，利用低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差确定出接收的低频信号的信噪比，再利用信噪比评估信号质量。该方式应用在潜水航行通信中，既能够保证对于微弱低频信号的接收和质量检测，同时通过上述检测能够对通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取上浮等应急措施提升接收可靠性，可提高低频通信成功率。
图2为本公开一个示意性实施例的一种信号质量评估装置的结构示意图。
参见图2，信号接收放大模块101包括：低频接收天线111、模拟放大电路112、AD采样电路113和数字下变频单元114，低频接收天线111、模拟放大电路112、AD采样电路113和数字下变频单元114依次相连。
其中，低频接收天线111，用于接收低频信号；
模拟放大电路112，用于对低频信号进行放大；
AD采样电路113，用于将放大后的低频信号从模拟信号转换为数字信号；
数字下变频单元114，用于对数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
本公开实施例提供信号质量评估装置位于接收端，通过信号接收放大模块实现低频微弱信号接收放大，其中，模拟放大电路可以由低噪声放大、可调增益放大和隔离变压器组成，将微弱信号从纳伏和微伏放大到毫伏，然后通过AD采样为数字信号并进行下变频。
在本公开一种可能的实施方式中，信号接收放大模块与接收端的低频接收处理设备共用，新增信号幅度检测、噪声方差检测和信号质量评估三个软件模块，三个软件模块也可以通过低频接收处理设备中的处理器及存储器等器件实现，不需要改动低频接收处理设备硬件，成本低。发信台将原来发射的单频信号改为收发双方约定的伪随机编码信号，接收端通过信号接收放大模块实现低频微弱信号接收放大。
数字下变频是指在数字系统中对信号进行下变频，实现从射频信号到基带信号的转变。数字下变频可以依据预先约定的每个子频带信号的中心频率，对任意频谱结构的宽带信号进行信道分离，将相应频带的信号分别变到基带，然后通过抽取出来。下面结合附图对数字下变频的原理进行简单说明。
图3为本公开一个示意性实施例的一种数字下变频单元的结构示意图。参见图3，数字下变频单元114包括两个混频器1141、两个低通滤波器1142、两个抽取滤波器1143以及数字控制振荡器1144。其中，一个混频器1141、一个低通滤波器1142和一个抽取滤波器1143相连成为一路，数字下变频单元114具有2路，分别为I路和Q路。数字控制振荡器1144分别和两个混频器1141连接。
数字控制振荡器1144提供2路相位差为90度的载波信号，分别为cos(wt)和sin(wt)，w是角频率，t是时间。两个混频器1141分别利用这两路载波信号和AD采样电路113输出的数字信号进行混频。混频器1141的输出依次经过低通滤波器1142和抽取滤波器1143进行滤波和抽取处理，输出基带信号。
再次参见图2，信号幅度检测模块102包括：MSK解调单元121、伪随机编码相关检测单元122和信号幅度计算单元123，MSK解调单元121、伪随机编码相关检测单元122和信号幅度计算单元123依次相连。
其中，MSK解调单元121，用于对基带信号进行MSK解调，得到解调信号；
伪随机编码相关检测单元122，用于将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定低频信号中伪随机编码信号的峰值；
信号幅度计算单元123，用于根据低频信号中伪随机编码信号的峰值计算伪随机编码信号的幅度。
其中，信号幅度检测模块采用伪随机编码相关检测，能够在-10dB信噪比下检测出伪随机编码幅度，提高低信噪比条件下的检测能力。
图4为本公开一个示意性实施例的一种伪随机编码相关检测的示意图。参见图4：伪随机编码相关检测单元122将MSK解调得到的解调信号与预存的(事先约定的)伪随机编码进行滑动相关计算，并对计算出的相关值进行门限判断。例如相关值小于门限值时，认为信号发信台没有发射信号，将移位下一个信号值，继续进行相关计算；直到相关值大于或等于门限值时，认为发信台已经发射伪随机编码信号，将继续进行移位和相关计算，直到找到相关检测最大值，也即最大相关值，相关检测的最大值为伪随机编码信号的峰值。信号幅度计算单元123将伪随机编码信号的峰值除以1.414，得到伪随机编码信号有效值，即伪随机编码信号幅度S。
其中，事先约定是指发送方和接收方双方采用相同的伪随机编码。
在本公开实施例中，为了实现远距离水下低频信号质量检测评估，在通信报文同步头前添加伪随机编码信号，用于发报空闲时间的低频信号质量检测。发射的伪随机编码信号为传输速率为50baud、长度为256比特的m序列，发信台在每次任务前，发信处理设备在加电后不间断重复发送伪随机编码信号，伪随机编码信号发送完毕后开始发送同步头和正式报文。也即，伪随机编码信号位于发送报文的同步头之前，参见下表1，
表1
伪随机编码信号 …… 伪随机编码信号 同步头 报文
相关技术中，发信台在正式通信报文前的空闲时间发送的是单频信号，本公开通过将原来发射的单频信号改为收发双方约定的伪随机编码信号，水下接收处理设备接收发信台的伪随机编码信号，并接收信号进行信噪比估计，对当前接收信号质量进行评估，为随后通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差采取上浮等应急措施提升接收可靠性，可提高低频通信成功率。
发信处理设备可根据发信台工作情况，随时终止伪随机编码信号的发送，开始发送同步头和正式报文。
再次参见图2，噪声方差检测模块103包括：带通滤波器131、幅度测量单元132和噪声方差计算单元133，带通滤波器131、幅度测量单元132和噪声方差计算单元133依次相连。
其中，带通滤波器131，用于对低频信号进行滤波；
幅度测量单元132，用于对滤波后的低频信号进行幅度测量，得到低频信号的幅度；
噪声方差计算单元133，用于计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差。
噪声方差检测模块通过测量带内的噪声与信号两者共同功率能量，通过计算减去信号功率得到噪声方差。
示例性地，噪声方差计算单元133先对低频信号的幅度进行平方，然后通过求和得到一段时间内低频信号的幅度的平方，然后减去伪随机编码信号的幅度的平方，得到上述平方差。
例如，设置带通滤波器的带宽为250Hz，对带通滤波器输出的数字信号进行方差计算，得到带宽内的噪声N2加信号S2的能量和Ns 2＝N2+S2，根据检测得到的伪随机编码信号幅度S，得到带内噪声的方差N2＝NS 2-S2。
再次参见图2，信号质量评估模块104包括：信噪比估算单元141和信号质量评估单元142，信噪比估算单元141和信号质量评估单元142相连。
其中，信噪比估算单元141，用于按照如下公式计算信噪比：
其中，NS为低频信号的幅度，NS 2也即表示信号加噪声的能量，S为伪随机编码信号的幅度，S2为伪随机编码信号的功率，N为所述噪声的幅度；
信号质量评估单元142，用于确定信噪比所处的范围，并输出信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
信号质量评估模块计算信号信噪比，并进行信号质量评估供使用者参考。
示例性地，将计算得到的信噪比进行分档处理，在接收端主界面左下角显示发信台信号质量符号和信噪比，报文发送完后发信台信号识别符号将持续显示10秒，10秒内未接收到发信台发射伪随机编码或报文同步头，符号将显示与发信台断开通信链接，等待搜索下一次任务。例如信噪比分为7档，信噪比分档与评估的通信能力如下表所示。下面通过结合表2对信号质量评估单元142的处理方式进行说明：
表2
表2给出了各种信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号，通过输出发信台信号质量符号来表示评估的通信能力。
低频接收处理设备对发信台发射的伪随机编码和报文同步头进行并行搜索，如果低频接收处理设备没有接收到发信台发射伪随机编码，也将不影响报文同步头的搜索，保证正式报文的正常接收。
本公开实施例提供的方案，通过低频接收处理设备接收发信台的伪随机编码信号，进行信噪比估计和信号质量评估，对通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取上浮等应急措施提升接收可靠性，可提高低频通信成功率。
图5为本公开一个示意性实施例的一种信号质量评估方法的流程图。参见图5，该信号质量评估方法，包括：
S51：接收低频信号，对低频信号进行放大，低频信号中携带有伪随机编码信号。
该步骤由前述信号接收放大模块101执行，步骤细节可以参见前文关于信号接收放大模块101的描述。
S52：对放大后的低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定低频信号中伪随机编码信号的幅度。
该步骤由前述信号幅度检测模块102执行，步骤细节可以参见前文关于信号幅度检测模块102的描述。
S53：检测低频信号的幅度，低频信号包括伪随机编码信号和噪声；根据低频信号的幅度以及检测到的伪随机编码信号的幅度，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差。
该步骤由前述噪声方差检测模块103执行，步骤细节可以参见前文关于噪声方差检测模块103的描述。
S54：根据噪声方差和伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据信噪比评估信号质量。
该步骤由前述信号质量评估模块104执行，步骤细节可以参见前文关于信号质量评估模块104的描述。
在本公开实施例中，通过接收低频信号后进行放大，一边从中解调出解调信号，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定出低频信号中伪随机编码信号的幅度，另一边检测出低频信号的幅度，这里的低频信号包括伪随机编码信号和噪声，因此，计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，即可得到噪声方差，利用低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差确定出接收的低频信号的信噪比，再利用信噪比评估信号质量。该方式应用在潜水航行通信中，既能够保证对于微弱低频信号的接收和质量检测，同时通过上述检测能够对通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取上浮等应急措施提升接收可靠性，可提高低频通信成功率。
示例性地，步骤S51包括：
接收低频信号；
对低频信号进行放大；
将放大后的低频信号从模拟信号转换为数字信号；
对数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
数字下变频是指在数字系统中对信号进行下变频，实现从射频信号到基带信号的转变。数字下变频可以依据预先约定的每个子频带信号的中心频率，对任意频谱结构的宽带信号进行信道分离，将相应频带的信号分别变到基带，然后通过抽取出来。
示例性地，步骤S52包括：
对基带信号进行MSK解调，得到解调信号；
将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定低频信号中伪随机编码信号的峰值；
根据低频信号中伪随机编码信号的峰值计算伪随机编码信号的幅度。
其中，将MSK解调得到的解调信号与预存的(事先约定的)伪随机编码进行滑动相关计算，并对计算出的相关值进行门限判断。例如相关值小于门限值时，认为信号发信台没有发射信号，将移位下一个信号值，继续进行相关计算；直到相关值大于或等于门限值时，认为发信台已经发射伪随机编码信号，将继续进行移位和相关计算，直到找到相关检测最大值，也即最大相关值，相关检测的最大值为伪随机编码信号的峰值。将伪随机编码信号的峰值除以1.414，得到伪随机编码信号有效值，即伪随机编码信号幅度S。
其中，事先约定是指发送方和接收方双方采用相同的伪随机编码。
在本公开实施例中，为了实现远距离水下低频信号质量检测评估，在通信报文同步头前添加伪随机编码信号，用于发报空闲时间的低频信号质量检测。发射的伪随机编码信号为传输速率为50baud、长度为256比特的m序列，发信台在每次任务前，发信处理设备在加电后不间断重复发送伪随机编码信号，伪随机编码信号发送完毕后开始发送同步头和正式报文。
示例性地，步骤S53包括：
对低频信号进行滤波；
对滤波后的低频信号进行幅度测量，得到低频信号的幅度；
计算低频信号的幅度和伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差。
示例性地，步骤S54包括：
按照如下公式计算信噪比：
其中，NS为低频信号的幅度，S为伪随机编码信号的幅度，S2为伪随机编码信号的功率，N为所述噪声的幅度；
确定信噪比所处的范围，并输出信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
示例性地，将计算得到的信噪比进行分档处理，在接收端主界面左下角显示发信台信号质量符号和信噪比，报文发送完后发信台信号识别符号将持续显示10秒，10秒内未接收到发信台发射伪随机编码或报文同步头，符号将显示与发信台断开通信链接，等待搜索下一次任务。
本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可以是前述信号质量评估装置。该电子设备可以包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现前述方法。
图6是本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。参见图6，电子设备700包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)701、包括随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)702和只读存储器(Read-Only Memory，ROM)703的系统存储器704，以及连接系统存储器704和中央处理单元701的系统总线705。电子设备700还包括帮助计算机内的各个器件之间传输信息的基本输入/输出系统(Input/Output，I/O系统)706，和用于存储操作系统713、应用程序714和其他程序模块715的大容量存储设备707。
基本输入/输出系统706包括有用于显示信息的显示器708和用于用户输入信息的诸如鼠标、键盘之类的输入设备709。其中显示器708和输入设备709都通过连接到系统总线705的输入输出控制器710连接到中央处理单元701。基本输入/输出系统706还可以包括输入输出控制器710以用于接收和处理来自键盘、鼠标、或电子触控笔等多个其他设备的输入。类似地，输入输出控制器710还提供输出到显示屏、打印机或其他类型的输出设备。
大容量存储设备707通过连接到系统总线705的大容量存储控制器(未示出)连接到中央处理单元701。大容量存储设备707及其相关联的计算机可读介质为电子设备700提供非易失性存储。也就是说，大容量存储设备707可以包括诸如硬盘或者CD-ROM驱动器之类的计算机可读介质(未示出)。
不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、带电可擦可编程只读存储(Electrically Erasable Programmable read only memory，EEPROM)、闪存或其他固态存储其技术，只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、数字通用光盘(Digital Video Disc，DVD)或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器704和大容量存储设备707可以统称为存储器。
根据本公开的各种实施例，电子设备700还可以通过诸如因特网等网络连接到网络上的远程计算机运行。也即电子设备700可以通过连接在系统总线705上的网络接口单元711连接到网络712，或者说，也可以使用网络接口单元711来连接到其他类型的网络或远程计算机系统(未示出)。
上述存储器还包括一个或者一个以上的程序，一个或者一个以上程序存储于存储器中，被配置由CPU执行。CPU 701通过执行该一个或一个以上程序来实现前述信号质量评估方法。
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对电子设备700的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现如上所述的方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条程序代码，所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现如上所述的方法。
应当理解的是，在本公开中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信号质量评估装置，其特征在于，发送方和接收方事先约定双方采用相同的伪随机编码；发信台在每次任务前，发信处理设备在加电后不间断重复发送伪随机编码信号，所述伪随机编码信号发送完毕后开始发送同步头和正式报文；水下接收处理设备接收所述发信台的伪随机编码信号，并接收信号进行信噪比估计，对当前接收信号质量进行评估，为随后通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取应急措施提升接收可靠性；所述发信处理设备可根据所述发信台工作情况，随时终止所述伪随机编码信号的发送，开始发送所述同步头和正式报文；
所述信号质量评估装置包括：
信号接收放大模块，用于接收低频信号，对所述低频信号进行放大；
信号幅度检测模块，用于对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度；
噪声方差检测模块，用于检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及所述信号幅度检测模块检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；
信号质量评估模块，用于根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量。
2.根据权利要求1所述的信号质量评估装置，其特征在于，所述信号接收放大模块，包括：
低频接收天线，用于接收所述低频信号；
模拟放大电路，用于对所述低频信号进行放大；
AD采样电路，用于将放大后的所述低频信号从模拟信号转换为数字信号；
数字下变频单元，用于对所述数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
3.根据权利要求2所述的信号质量评估装置，其特征在于，所述信号幅度检测模块，包括：
MSK解调单元，用于对所述基带信号进行MSK解调，得到所述解调信号；
伪随机编码相关检测单元，用于将所述解调信号和所述预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的峰值；
信号幅度计算单元，用于根据所述低频信号中伪随机编码信号的峰值计算所述伪随机编码信号的幅度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的信号质量评估装置，其特征在于，所述噪声方差检测模块，包括：
带通滤波器，用于对所述低频信号进行滤波；
幅度测量单元，用于对滤波后的所述低频信号进行幅度测量，得到所述低频信号的幅度；
噪声方差计算单元，用于计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到所述噪声方差。
5.根据权利要求1至3任一项所述的信号质量评估装置，其特征在于，所述信号质量评估模块，包括：
信噪比估算单元，用于按照如下公式计算所述信噪比：
，
其中，NS为低频信号的幅度，S为伪随机编码信号的幅度，N为所述噪声的幅度；
信号质量评估单元，用于确定信噪比所处的范围，并输出所述信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
6.一种信号质量评估方法，其特征在于，发送方和接收方事先约定双方采用相同的伪随机编码；发信台在每次任务前，发信处理设备在加电后不间断重复发送伪随机编码信号，所述伪随机编码信号发送完毕后开始发送同步头和正式报文；水下接收处理设备接收所述发信台的伪随机编码信号，并接收信号进行信噪比估计，对当前接收信号质量进行评估，为随后通信报文接收情况进行预先判断，当信号质量差时采取应急措施提升接收可靠性；所述发信处理设备可根据所述发信台工作情况，随时终止所述伪随机编码信号的发送，开始发送所述同步头和正式报文；
所述信号质量评估方法包括：
接收低频信号，对所述低频信号进行放大；
对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度；
检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差；
根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量。
7.根据权利要求6所述的信号质量评估方法，其特征在于，所述接收低频信号，对所述低频信号进行放大，包括：
接收所述低频信号；
对所述低频信号进行放大；
将放大后的所述低频信号从模拟信号转换为数字信号；
对所述数字信号进行数字下变频，抽取基带信号。
8.根据权利要求7所述的信号质量评估方法，其特征在于，所述对放大后的所述低频信号进行解调，将解调信号和预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的幅度，包括：
对所述基带信号进行MSK解调，得到所述解调信号；
将所述解调信号和所述预存的伪随机编码信号进行相关计算，确定所述低频信号中伪随机编码信号的峰值；
根据所述低频信号中伪随机编码信号的峰值计算所述伪随机编码信号的幅度。
9.根据权利要求6至8任一项所述的信号质量评估方法，其特征在于，所述检测所述低频信号的幅度，所述低频信号包括所述伪随机编码信号和噪声；根据所述低频信号的幅度以及检测到的所述伪随机编码信号的幅度，计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到噪声方差，包括：
对所述低频信号进行滤波；
对滤波后的所述低频信号进行幅度测量，得到所述低频信号的幅度；
计算所述低频信号的幅度和所述伪随机编码信号的幅度的平方差，得到所述噪声方差。
10.根据权利要求6至8任一项所述的信号质量评估方法，其特征在于，所述根据所述噪声方差和所述伪随机编码信号的功率确定信噪比，根据所述信噪比评估信号质量，包括：
按照如下公式计算所述信噪比：
，
其中，NS为低频信号的幅度，S为伪随机编码信号的幅度，N为所述噪声的幅度；
确定信噪比所处的范围，并输出所述信噪比所处的范围对应的发信台信号质量符号。
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