一种基于OOK调制解调的通信装置及其通信方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于OOK调制解调的通信装置及其通信方法，包括发射装置和接收装置，发射装置设置数字信号调制单元，接收装置设有数字信号解调单元和信噪比监测模块；数字信号调制单元设有机动时隙模块，通过机动时隙模块依据码元机动插入时隙，既能避免码间串扰问题，又能保障通信速率纯净度；数字信号解调单元在解调模块前设置预处理模块；预处理模块对信号进行滑窗累加和分频处理，选择最佳分频进行解调，并且信噪比监测模块实时监测信号的信噪比特性，可以自动调节解调参数，高效可靠的完成各类信号的解调，可以有效识别淹没在噪声中的微弱信号；同时实现简单、无复杂运算、实时性强、安全可靠，鲁棒性高、环境适应性强、具有自修复性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于OOK调制解调的通信装置及其通信方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于OOK调制解调的通信装置及其通信方法。
技术介绍
在通信领域中，调制技术和解调技术最为关键，直接影响到通信系统的可靠性和高效性，OOK（On-OffKeying），即开关键控，是一种二进制振幅键控技术，该技术作为一种较早的调制方式，由于其编码简单、实现成本低、频谱效率高而被广泛应用于水下可见光通信、自由空间光通信、超宽带移动通信、光纤通信等领域。OOK信号具有实现简单的明显优势，但容易受到外界干扰和突发因素，会使得信号发生失真或变形等不确定因素，并且随着通信速率的提高，这种影响对信号的传输产生的影响越来越明显，基于脉冲幅度变化提取信息的OOK解调技术还面临阈值标准选取的难题。图1所示为现有高速OOK调制信号经过水下信道传输后，接收端实际接收到的待解调信号，调制信号在解调时面临的问题主要有：1、信号的整体信噪比特性差，信号幅值起伏波动，容易造成信号误判；2、高强度的单光子干扰远远大于信号，易被认为有效信号，造成错误解调；3、信号起始位置附近有高强环境干扰，容易被误认为信号，影响信号起始位置的判别；4、容易产生波形失真和码间串扰现象，影响解调的准确性。图2所示为信噪比大幅波动示意图，现象为信号幅度起伏大，噪底起伏大，噪底甚至高于部分信号，导致难以寻找信号与噪声的统一界限，常发生在环境噪声大的情况下或者是硬件设备突然改变状态时的过渡期，这种信噪比大幅波动的现象在高速通信时不可避免，但又对传统的解调方法造成很大的困难，甚至导致大量数据因未能有效解调而丢失现有技术中，有提及基于最大似然比算法的时钟同步方法、基于锁相环的时钟同步方法，存在实现复杂的缺点，计算方式复杂，还有提及添加纠错码来改善解调后的误码情况，但纠错码只适用于纠错少量字节数的误码，不能从根本上解决调制解调方法缺陷而造成的误码。
技术实现思路
技术目的：针对现有通信调制和解调过程易受外界因素干扰，容易造成码间串扰等问题的不足，本专利技术公开了一种能够实时监测待解调信号信噪比特性、自适应调节解调参数，能抵抗外部干扰和码间串扰等一系列问题，并且实现简单、运算简便，鲁棒性高的基于OOK调制解调的通信装置及其通信方法。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于OOK调制解调的通信装置，包括用于对信息处理并发射的发射装置和用于接收信号并转换成信息的接收装置，发射装置包括用于传送待调制信号的信息发送单元；用于对待调制信号进行调制的数字信号调制单元；用于将数字信号调制单元的数字信号转为模拟信号的数模转换单元；用于将模拟信号发射出去的发射单元；接收装置接收发射单元发出的模拟信号并转换成信息。优选地，所述数字信号调制单元包括顺序连接的用于对待调制信号加入监督元的编码模块；用于对编码模块输出的信号进行调制的调制模块；用于对调制后信号的码元插入保护时隙的机动时隙模块；所述数字信号调制单元还设置用于在数字信号中插入同步码元的前导码模块，前导码模块位于编码模块和调制模块之间或者位于调制模块和机动时隙模块之间。优选地，所述接收装置包括用于接收待解调信号的接收单元；用于对模拟信号进行放大并调节模拟信号幅值的整形单元；用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换单元；用于对数字信号进行解调的数字信号解调单元；用于接收解调后的信息并进行显示或者格式转换的信息接收单元。优选地，所述数字信号解调单元包括并行的解调通道和监测通道，解调通道包括用于对数字信号进行分频处理的预处理模块；用于对分频后的信号进行解调的解调模块；用于对解调后的信号进行去时隙操作的去保护时隙模块；用于对去时隙后的信号进行解码的解码模块；监测通道设有用于监测噪声均值和计算自适应阈值的信噪比监测模块，信噪比监测模块分别与预处理模块和解调模块电连接。一种基于上述基于OOK调制解调的通信装置的通信方法，包括步骤：S01、首先信息发送单元发送信号至数字信号调制单元；S02、然后数字信号调制单元对信号进行调制；S03、再由数模转换单元将信号转为模拟信号，经过发射单元发射出去；S04、接着接收单元接收发射单元发出的模拟信号，通过整形单元对模拟信号进行整理后，由模数转换单元将整理后的模拟信号转为数字信号；S05、然后通过数字信号解调单元进行解调；S06、最后信息接收单元接收解调后的信号并转换为信息。优选地，所述步骤S02中的调制过程包括步骤：S021、首先编码模块对待发送的信息添加纠错码；S022、然后调制模块对信号进行OOK调制；S023、最后通过机动时隙模块对信号的码元后机动插入保护时隙，将插入保护时隙后的数字信号发送至数模转换单元。优选地，在步骤S022中，在对信号进行调制前或者调制后通过前导码模块插入同步码元；在步骤S023中，机动时隙模块依据码元选择插入或者不插入保护时隙，当码元为1时，在码元后插入保护时隙，当码元为0则不插入保护时隙。优选地，所述步骤S05中，对信号进行解调过程包括步骤：S051、首先通过预处理模块对模数转换单元转换后的数字信号进行分频处理；S052、然后通过解调模块对分频后的信号进行解调；S053、再通过去保护时隙模块对解调后的信号进行去保护时隙操作，最后通过解码模块进行解码，将解码后的信号发送至信息接收单元。优选地，所述步骤S051中，预处理模块对数字信号进行分频处理的过程包括步骤：S0511、首先对数字信号进行N点滑窗累加，N表示码元宽度与数模转换模块采样率的乘积；S0512、将滑窗累加后的数据进行N分频抽样，形成N路并行数据；S0513、对N路数据分别进行帧头匹配，得到帧头匹配数和帧头典型值，选取N路数据中固定帧头的幅值或者每路数据中所有帧头的最大值作为帧头典型值；S0514、对N路的帧头匹配数和帧头典型值进行最优分频选取，完成时钟同步；选择帧头匹配数最大的一路数据作为最优分频，当帧头匹配数相同时，选择帧头典型值最大的一路数据作为最优分频。优选地，在步骤S0513中，预处理模块依据信噪比监测模块计算的自适应阈值进行帧头匹配，将帧头的幅值与自适应阈值比较，帧头的幅值大于自适应阈值，则计数加1，帧头的幅值小于自适应阈值，则计数不变，最后累计叠加的数值即为帧头匹配数；将帧头匹配数与帧头目标数进行比较，帧头目标数小于或等于调制时预设的帧头数，如果帧头匹配数大于或等于帧头目标数，表示帧头匹配成功，进入步骤S0514进行处理；如果帧头匹配数小于帧头目标数，表示该路是噪声或信噪比特性较差，需将帧头匹配数置0，重新进行帧头匹配。优选地，所述自适应阈值采用预测法获得，设定的初始阈值大于信噪比监测模块监测到的噪声均值，后续每一段信号的自适应阈值依据前一段信号的信噪比特性推算的阈值选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于OOK调制解调的通信装置，其特征在于：包括用于对信息处理并发射的发射装置和用于接收信号并转换成信息的接收装置，发射装置包括用于传送待调制信号的信息发送单元；/n用于对待调制信号进行OOK调制的数字信号调制单元；/n用于将数字信号调制单元的数字信号转为模拟信号的数模转换单元；/n用于将模拟信号发射出去的发射单元；/n接收装置接收发射单元发出的模拟信号并转换成信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于OOK调制解调的通信装置，其特征在于：包括用于对信息处理并发射的发射装置和用于接收信号并转换成信息的接收装置，发射装置包括用于传送待调制信号的信息发送单元；
用于对待调制信号进行OOK调制的数字信号调制单元；
用于将数字信号调制单元的数字信号转为模拟信号的数模转换单元；
用于将模拟信号发射出去的发射单元；
接收装置接收发射单元发出的模拟信号并转换成信息。


2.根据权利要求1所述的一种基于OOK调制解调的通信装置，其特征在于：
数字信号调制单元包括顺序连接的用于对待调制信号加入监督元的编码模块；
用于对编码模块输出的信号进行调制的调制模块；
用于对调制后信号的码元插入保护时隙的机动时隙模块；
所述数字信号调制单元还设置用于在数字信号中插入同步码元的前导码模块，前导码模块位于编码模块和调制模块之间或者位于调制模块和机动时隙模块之间。


3.根据权利要求1所述的一种基于OOK调制解调的通信装置，其特征在于：所述接收装置包括用于接收待解调信号的接收单元；
用于对模拟信号进行放大并调节模拟信号幅值的整形单元；
用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换单元；
用于对数字信号进行解调的数字信号解调单元；
用于接收解调后的信息并进行显示或者格式转换的信息接收单元。


4.根据权利要求3所述的一种基于OOK调制解调的通信装置，其特征在于：所述数字信号解调单元包括并行的解调通道和监测通道，解调通道包括用于对数字信号进行分频处理的预处理模块；
用于对分频后的信号进行OOK解调的解调模块；
用于对解调后的信号进行去时隙操作的去保护时隙模块；
用于对去时隙后的信号进行解码的解码模块；
监测通道设有用于监测噪声均值和计算自适应阈值的信噪比监测模块，信噪比监测模块分别与预处理模块和解调模块电连接。


5.根据权利要求1~4所述的任意一种基于OOK调制解调的通信装置的通信方法，其特征在于：包括步骤：
S01、首先信息发送单元发送信号至数字信号调制单元；
S02、然后数字信号调制单元对信号进行调制；
S03、再由数模转换单元将信号转为模拟信号，经过发射单元发射出去；
S04、接着接收单元接收发射单元发出的模拟信号，通过整形单元对模拟信号进行整理后，由模数转换单元将整理后的模拟信号转为数字信号；
S05、然后通过数字信号解调单元进行解调；
S06、最后信息接收单元接收解调后的信号并转换为信息。


6.根据权利要求5所述的一种基于OOK调制解调的通信装置的通信方法，其特征在于：所述步骤S02中的调制过程...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓燕，周田华，陈卫标，王启龙，李冬冬，张睿，
申请(专利权)人：南京中科神光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32