【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于随钻电磁波通信领域，特别涉及该领域中的一种适用于elf(极低频)通信的调制解调通信方法及系统。
技术介绍
1、随着电子技术的飞速发展和对高精度、远距离通信需求的增长，极低频通信在设计上不断优化，采用高灵敏度接收天线，结合低噪声模拟前端、高性能数字处理技术和不断优化的调制解调方案，可以实现信号的高效捕捉、精确解析与可靠传输，进一步推动相关领域的科技进步与发展。
2、极低频(elf)信号通常指的是频率在3hz至30hz范围内的信号。这类信号具有以下几个显著特性：
3、良好的穿透性：极低频信号对金属、海水、土层等介质具有良好的穿透性，这使得它在一些特定场景下具有独特的应用价值。
4、长波传播：由于频率低，极低频信号的波长较长，能够在地球表面和电离层之间形成波导效应，从而实现远距离传播。
5、抗干扰能力强：相对于高频信号，极低频信号受电磁干扰的影响较小，因此在一些电磁环境复杂的场景下具有更好的稳定性。
6、与极低频通信有关的技术目前主要应用于以下领域：
7、潜艇通信：极低频信号因其能够穿透海水层，被广泛应用于潜艇与水面舰艇或陆上指挥所之间的通信。这种通信方式克服了高频无线电波难以穿透海水的难题，实现了潜艇在水下的远距离可靠通信。
8、长距离通信：由于极低频信号的波长极长，衰减极低，每千公里仅衰减1～2db，使得单个发射器具有在全世界进行通信的潜力。因此在某些特殊场合，极低频信号接收机被用于实现跨越大洋的长距离通信。
9、随钻电磁
10、在随钻电磁波通信领域，调制解调方式大都选择脉冲脉位调制(ppm)和频移键控调制(fsk)，这两种调制方式在一定程度上能够适应极低频工程通信的需求，但也存在一些缺点。
11、ppm调制的缺点：
12、(1)同步要求高：ppm调制对同步的要求较高，因为信息是通过脉冲的位置来传递的。在极低频通信中，由于信号传播距离远、衰减大，同步信号的获取和维持可能更加困难，这会影响通信的可靠性和稳定性。
13、(2)带宽利用率低：ppm调制相比其他调制方式，如qam(quadrature amplitudemodulation，正交幅度调制)等，其带宽利用率可能较低。在极低频通信中，由于频谱资源宝贵，带宽利用率低可能会成为一个问题。
14、(3)易受干扰：极低频通信本身可能受到各种自然和人为干扰的影响，如电离层扰动、电磁噪声等。ppm调制在这种环境下可能更容易受到干扰，导致通信质量下降。
15、fsk调制的缺点：
16、频谱利用率低：fsk调制通过改变载波的频率来传递信息，但这种方式通常会导致频谱利用率较低。在极低频通信中，频谱资源有限，fsk调制可能会占用较多的频谱资源。
17、对载波频率稳定性要求高：fsk调制要求载波的频率稳定，以便准确地传递信息。然而，在极低频通信中，由于信号传播距离远、衰减大，载波频率的稳定性可能受到影响，从而影响通信质量。
18、解调复杂度高：虽然fsk调制在接收端可以采用非相干解调方式简化接收机的设计，但在某些情况下，为了获得更好的通信性能，可能需要采用相干解调方式，这会增加接收机的复杂度和成本。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种适用于elf通信的调制解调通信方法及系统。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、一种适用于elf通信的调制解调通信方法，其改进之处在于：
4、将井下随钻测量信息进行信源数据编码，再采用相位选择法进行dqpsk调制，经信道传输后在接收端采用相关法进行解调解码，将解码后的数据恢复为测量信息，最后在计算机上进行终端显示；
5、在调制前，对基带信号进行编码处理和滤波整形；
6、在调制时，将测量到的信息进行二进制转换，转换成输入信号序列，再依次经过串并转换器、码变换器、四相载波发生器、四选一选相器和信号放大驱动电路，得到带有井下测量信息的已调dqpsk方波信号；
7、在解调前，对接收到的信号进行滤波处理，去除噪声和干扰信号，然后通过低噪声放大器进行放大；
8、在解调时，采用非相干解调的相关法进行解调，将接收到的已调载波信号恢复为基带测量信息。
9、进一步的，编码处理包括添加帧头同步序列和纠错编码。
10、进一步的，解调器采用的相关法为：
11、设原始信号s(t)为：
12、s(t)＝x(t)+n(t)＝asin(ωt+θ+φ)+nx(t)
13、参考信号为：
14、z(t)＝bsin(ωt+θ)
15、z1(t)＝bcos(ωt+θ)
16、进而得出s(t)的相位φ为：
17、
18、上式中，
19、进一步的，在解调过程中采用一种基于归一化互相关系数的快速算法来进行波形匹配，根据波形匹配的互相关系数最大值来确定已调信号的数据起始段。
20、进一步的，在解调过程中进行位同步和帧同步处理；采用曼彻斯特解码或差分曼彻斯特解码实现位同步，采用巴克码识别器或小m序列检测器实现帧同步。
21、进一步的，对解调后的信号进行纠错解码处理。
22、一种适用于elf通信的调制解调通信系统，其改进之处在于：包括发射端和接收端，所述的发射端包括依次电连接在一起的信号激励源，调制器、功率放大器和发射天线；所述的接收端包括依次电连接在一起的接收天线、解调器、信号处理单元和数据终端；所述的调制器采用相位选择法的方波载波进行dqpsk调制，所述的解调器采用非相干解调的相关法进行解调。
23、进一步的，调制器利用开关电路或数字信号处理器实现dqpsk调制，当基带信号为高电平时，开关电路闭合，发射机输出方波载波信号；当基带信号为低电平时，开关电路断开，无载波信号输出。
24、进一步的，发射天线采用非对称偶极子绝缘天线。
25、进一步的，采用开关变压器分时控制供电电压输入，经过振荡、调制、整流输出调制信号。
26、本专利技术的有益效果是：
27、(1)增强信号传输能力：极低频通信具有穿透力强、传输距离远的特点，但信号强度相对较弱。本专利技术通过优化调制解调技术，可以有效提升信号的传输能力，使信号在复杂环境中也能稳定传输，降低信号衰减和失真。
28、(2)提高通信效率：本专利技术通过高效的信号转换和调制方式，能够充分利用极低频段的频谱资源，提高数据传输速率和信道利用率，从而满足更高要求的通信需求。
29、(3)增强抗干扰能力：在极低频通信中，各种干扰源较多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：编码处理包括添加帧头同步序列和纠错编码。
3.根据权利要求1所述适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：解调器采用的相关法为：
4.根据权利要求1所述适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：在解调过程中采用一种基于归一化互相关系数的快速算法来进行波形匹配，根据波形匹配的互相关系数最大值来确定已调信号的数据起始段。
5.根据权利要求1所述适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：在解调过程中进行位同步和帧同步处理；采用曼彻斯特解码或差分曼彻斯特解码实现位同步，采用巴克码识别器或小m序列检测器实现帧同步。
6.根据权利要求1所述适用于ELF通信的调制解调通信方法，其特征在于：对解调后的信号进行纠错解码处理。
7.一种适用于ELF通信的调制解调通信系统，其特征在于：包括发射端和接收端，所述的发射端包括依次电连接在一起的信号激励源，调制器、功率放大器和发射天线；所述的接
8.根据权利要求7所述适用于ELF通信的调制解调通信系统，其特征在于：调制器利用开关电路或数字信号处理器实现DQPSK调制，当基带信号为高电平时，开关电路闭合，发射机输出方波载波信号；当基带信号为低电平时，开关电路断开，无载波信号输出。
9.根据权利要求7所述适用于ELF通信的调制解调通信系统，其特征在于：发射天线采用非对称偶极子绝缘天线。
10.根据权利要求7所述适用于ELF通信的调制解调通信系统，其特征在于：采用开关变压器分时控制供电电压输入，经过振荡、调制、整流输出调制信号。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：编码处理包括添加帧头同步序列和纠错编码。
3.根据权利要求1所述适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：解调器采用的相关法为：
4.根据权利要求1所述适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：在解调过程中采用一种基于归一化互相关系数的快速算法来进行波形匹配，根据波形匹配的互相关系数最大值来确定已调信号的数据起始段。
5.根据权利要求1所述适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：在解调过程中进行位同步和帧同步处理；采用曼彻斯特解码或差分曼彻斯特解码实现位同步，采用巴克码识别器或小m序列检测器实现帧同步。
6.根据权利要求1所述适用于elf通信的调制解调通信方法，其特征在于：对解调后的信号进行纠错解码处理。
7.一种适...
【专利技术属性】
技术研发人员：李富凯，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：
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