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面向新型声波激励超低频天线的2FSK通信系统解调算法

张夏瑜 张佳浩 焦杰 刘毅

张夏瑜, 张佳浩, 焦杰, 等. 面向新型声波激励超低频天线的2FSK通信系统解调算法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 621-627 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0106
引用本文: 张夏瑜, 张佳浩, 焦杰, 等. 面向新型声波激励超低频天线的2FSK通信系统解调算法[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(4): 621-627 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0106
ZHANG Xiayu, ZHANG Jiahao, JIAO Jie, LIU Yi. 2FSK Communication System Demodulation Algorithm for Novel Acoustically Excited SLF Antennas[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 621-627. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0106
Citation: ZHANG Xiayu, ZHANG Jiahao, JIAO Jie, LIU Yi. 2FSK Communication System Demodulation Algorithm for Novel Acoustically Excited SLF Antennas[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(4): 621-627. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0106

面向新型声波激励超低频天线的2FSK通信系统解调算法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0106
基金项目: 国家重点研发计划资助(2021YFA0716500).
详细信息
    作者简介:

    张夏瑜(2001-), 男, 在读硕士, 主要研究方向为通信系统与信号处理技术

  • 中图分类号: TJ6; U675.7

2FSK Communication System Demodulation Algorithm for Novel Acoustically Excited SLF Antennas

  • 摘要: 针对声波激励超低频天线发射功率较小, 低接收信噪比下传统二进制频移键控(2FSK)非相干解调中窄带滤波器设计难等问题, 提出了一种基于Duffing混沌振子的2FSK弱信号解调方法。由于Duffing振子本身对相位敏感, 首先设计了“粗同步+细同步”的相位同步方法, 其中粗同步通过短时傅里叶变换完成, 细同步则通过Duffing混沌振子实现; 然后, 利用混沌振子对同频周期信号敏感、对噪声信号免疫的特性, 将信号并行通过2个Duffing振子, 二者的内置信号频率与2个载频一致。在某一时刻必定有一个系统处于大尺度周期态, 另一个处于混沌态, 二者比较判决来实现信号解调。仿真结果表明, 文中提出的基于Duffing混沌振子的解调算法比非相干解调和相干解调算法, 分别有约5 dB和4 dB的性能提升。

     

  • 图  1  声波激励式ME天线原理图

    Figure  1.  Principle of the acoustic excited ME antenna

    图  2  发射天线原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of the transmit antenna

    图  3  临界状态

    Figure  3.  Critical states

    图  4  大尺度周期状态

    Figure  4.  Large-scale periodic states

    图  5  不同状态下振子时域波形

    Figure  5.  Time-domain waveforms of the oscillator at different states

    图  6  不同状态下振子频谱图

    Figure  6.  Spectrograms of the oscillator at different states

    图  7  低通滤波后的时域波形

    Figure  7.  Time-domain waveforms after low-pass filtering

    图  8  粗同步示意图

    Figure  8.  Schematic diagram of coarse synchronization

    图  9  细同步示意图

    Figure  9.  Schematic diagram of fine synchronization

    图  10  解调算法流程图

    Figure  10.  Flow chart of the demodulation algorithm

    图  11  功率谱熵法与求和法BER比较图

    Figure  11.  BER comparison diagram between power spec- trum entropy method and sum method

    图  12  不同解调算法BER比较图

    Figure  12.  Comparison of BER among different demodulation algorithms

    图  13  不同解调算法BER比较图

    Figure  13.  Comparison of BER among different demodulation algorithms

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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-04
  • 修回日期:  2024-06-29
  • 录用日期:  2024-07-03
  • 网络出版日期:  2024-07-11

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