本發(fā)明涉及透地(TTE)通信領域，并且更具體地涉及在緊急情況期間使用的TTE系統(tǒng)。

背景技術：

在緊急情況下，例如在地鐵隧道或其它地下結構中的火災或爆炸的善后工作中，需要緊急救援人員進入隧道并實施救援和消防工作。在這類事件中，任何現(xiàn)存的可以能夠適當使用的通信系統(tǒng)經(jīng)常不再起作用。為了協(xié)調(diào)工作并且保證緊急救援人員的安全，他們迫切需要有和地面的通信鏈路。透地(TTE)通信系統(tǒng)能夠穿過堅硬的巖石或其它堅硬的材料(例如地鐵隧道上的負重)進行通信。這個負重可以典型地包括含有各種巖石、泥土、沙子、碎石和混凝土的材料，其中的一些材料由于在溶解中或在混凝土、鋼筋情況中攜帶的離子的出現(xiàn)可能具有高導電率。當很多地鐵隧道和建筑物的地下區(qū)域小于地表面以下100m時，為了提供穿過這個材料的通信鏈路，TTE通信系統(tǒng)必須在低頻率(通常在300Hz到3kHz范圍的ULF頻帶內(nèi))操作。

由于所涉及的信號的超大波長，在使用傳統(tǒng)天線結構的這個頻帶中，電磁場平面波不能被發(fā)射。相反地，TTE通信系統(tǒng)使用磁感應或電流注入來發(fā)射穿過堅硬材料的信號。在磁感應中，含有由調(diào)制電流驅動的導線環(huán)路的發(fā)射天線被用以生成隨時間變化的磁場，該磁場之后被鏈路遠端的第二環(huán)路天線攔截。接收環(huán)路生成與調(diào)制磁場成比例的輸出電壓。像在傳統(tǒng)無線電系統(tǒng)中，該電壓之后被濾波和解調(diào)以恢復調(diào)制數(shù)據(jù)。在電流注入方法中，發(fā)射器與一對直接被插入地面或負重中的寬間隔電極相連接。調(diào)制發(fā)射器輸出在電極之間產(chǎn)生電位差從而引起電流流動和擴散穿過負重。位于表面的第二對電極將會探測由這個電流流動引起的電位差。如上所說，這個輸出電壓之后可以被濾波和解調(diào)以恢復調(diào)制數(shù)據(jù)。

這兩個技術一般都需要一個或多個部署的導線以產(chǎn)生環(huán)路天線或連接至電極，通常對深度100m的操作，使用導線的長度大于30m。這在緊急情況下是不實用的，其中空間可能被限制并且發(fā)射天線導線可能會在操作期間被損壞。在存在水或有害大氣時，由于使用的高電流和電壓，發(fā)射天線導線也可能存在安全隱患。對于必須是便攜的并且快速部署的設備而言，用于電流注入的電極的安裝也不實用。另外，在城市區(qū)域，ULF頻帶也包含大量的由電子器械和電力線產(chǎn)生的人為電磁噪聲。這些由未被事件影響的電力線發(fā)射出的噪聲在地上和地下存在并且在緊急事件之后將會出現(xiàn)。

技術實現(xiàn)要素：

這里描述的實施例可以提供透地無線電臺用于應急通信。

這里描述的實施例可以提供一種方法或裝置，用于借助于能夠透過地面或其它堅硬的厚障礙物的非常低頻率的磁場或電場提供無線通信。這里描述的實施例可以提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被攜帶并部署用于應急通信并且也能夠容忍源自AC電力線和設備的人為電磁場噪聲。這里也描述了一種方法，用于透過地面發(fā)射能夠容忍高電平人為電磁噪聲的信號。本系統(tǒng)可以不要求部署長導線天線，在有害條件下可以是安全的，并且可以穩(wěn)健對抗電力線噪聲影響。

根據(jù)一個方面，提供有一種透地(TTE)應急無線電臺，包括殼體、發(fā)射器、發(fā)射天線、接收器、至少一個接收天線、電源、無線通信端口和信號處理器，該信號處理器被連接至發(fā)射器和接收器并且被配置用于調(diào)制和解調(diào)具有至少兩個獨立間諧波頻率的波形。

根據(jù)另一方面，提供有一種提供透地(TTE)通信鏈路的方法，該方法包括：確定交流電(AC)電力線噪聲的基頻；輸入代表文本消息、數(shù)字編碼語音或其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流；以及對N個數(shù)據(jù)塊和附加符號執(zhí)行傅里葉逆變換，以產(chǎn)生一個含有N個獨立調(diào)制載波的間諧波調(diào)制(IHM)波形。根據(jù)一些實施例，可以有第M個載波的頻率是F_m＝(M+0.5)*F_ac，其中M是范圍1到N的正整數(shù)，F(xiàn)_ac是AC基頻。

在一方面中，這里描述的實施例可以實施多載波調(diào)制方法作為改善給定通信鏈路上的SNR的方式。方法或設備可以涉及在多個數(shù)學相關載波上傳輸數(shù)據(jù)以便信號位于人為噪聲的諧波頻率之間。

在一方面中，這里描述的實施例可以提供方法或設備，該方法或設備可以涉及使用大振幅限制以獲得高功率效率；以在2400bps以下操作的簡短文本消息和語音編解碼為特征的礦井應急通信的最佳峰值系數(shù)可以是1.4，或在其預定義范圍內(nèi)。一個實用的示例實現(xiàn)可以是用于礦井通信。

在一方面中，這里描述的實施例可以提供方法或設備，該方法或設備可以涉及使用糾錯編碼(例如里德-所羅門(Reed-Solomon)編碼)以修正由限幅引起的數(shù)據(jù)誤差。

附圖說明

本發(fā)明另外的特征和優(yōu)點在以下結合附圖作出的詳細描述中將會變得明顯，在附圖中：

圖1是TTE應急無線電臺系統(tǒng)的系統(tǒng)圖；

圖2是在城市環(huán)境中的人為噪聲的頻譜圖；

圖3是TTE應急無線電臺殼體的圖；

圖4是TTE應急無線電臺的框圖；

圖5是TTE應急無線電臺殼體的橫截面圖；

圖6是間諧波調(diào)制信號的頻譜圖；

圖7是具有一個發(fā)射器和發(fā)射天線的備選實施例的框圖；

圖8是從100Hz到10kHz的TTE信道的振幅和相位圖；

圖9是測試結果的說明圖。

需要注意的是，貫穿附圖，相同的特征由相同的參考標號標明。

具體實施方式

在一個實施例中，透地應急無線電臺(TER)在透地(TTE)通信鏈路的每個端部被使用，以在地面和地下某位置之間提供通信。圖1是這個配置的系統(tǒng)級圖。地下救援人員1使用移動無線電臺2通過傳統(tǒng)無線電臺鏈路4向位于地下的TER 3發(fā)送語音或文本數(shù)據(jù)。TER3借助于由調(diào)制磁場提供的TTE鏈路6向位于地面上的第二TER 5發(fā)送語音和數(shù)據(jù)信息。調(diào)制磁場6的頻率是使其能夠透過負重7，并且通?？梢栽?00Hz到4000Hz的范圍內(nèi)。TER 5之后經(jīng)由第二無線電臺9和傳統(tǒng)無線鏈路10向位于地面的救援人員8發(fā)射語音和數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)也可以被發(fā)射到語音或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡11。

磁感應可以用于TTE鏈路6以允許系統(tǒng)可移動并且快速部署。用于電磁感應的發(fā)射和接收環(huán)路天線都被合并入TER 3、5的殼體內(nèi)，該殼體可以是無外部連接器的完全密封的單元。殼體也可以是防水的。在內(nèi)部故障產(chǎn)生火花的情況下可能燃燒的任何有害氣體的進入，可以通過在內(nèi)部填充封閉式泡沫被避免。由每個TER 3、5發(fā)射的磁場的大小受便攜性所需的天線的小面積以及電池的容量和電壓所限制，電池可以基于鋰離子技術以最小化其重量。其它的電池技術，例如磷酸鐵鋰、鎳氫或鎳鎘也可以被使用。

在10kHz以下的頻率上操作意味著接收器也將被暴露于特別是來自于附近配電線路的人為噪聲。圖2是顯示噪聲如何正好延伸通過用于TTE通信的頻帶的這個噪聲波形的頻譜圖。在噪聲頻譜內(nèi)被正確定義的峰值發(fā)生在AC配電網(wǎng)的諧波頻率上。這個噪聲的出現(xiàn)可以引起數(shù)據(jù)符號被錯誤地解調(diào)，在向終端用戶顯示失真的語音通信或損壞的文本數(shù)據(jù)的噪聲級的寬闊范圍上產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)中的誤差。如果噪聲級足夠高，它可以阻止接收器捕獲與發(fā)射器同步的頻率或相位，完全阻塞TTE傳輸。噪聲通常集中在電力線頻率的諧波上。由于在發(fā)射器和天線上的限制，在距離100m處接收到的磁場可能不足夠強大以允許使用傳統(tǒng)調(diào)制方法(例如FSK或QPSK)的可靠通信。TER 3、5因此使用間諧波調(diào)制，在間諧波調(diào)制中信號在中心頻率位于電力線諧波的頻率之間并且噪聲級通常在20dB到30dB之間、低于諧波頻率的多個調(diào)制載波上傳輸。與傳統(tǒng)單載波TTE調(diào)制相比，這里提供對接收器敏感度的對應改進并且提供在兩個TER 3、5之間更可靠的通信鏈路。

在一些實施例中，TER殼體是由玻璃纖維環(huán)氧樹脂或乙烯基酯復合材料或其它不導電材料(例如丙烯酸塑料、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、硅橡膠、纖維增強塑料、三元乙丙橡膠或復合聚合物材料)制成的密封環(huán)的形式。TER殼體的示例尺寸可以是70*50*9cm并且它的示例重量是小于8kg以便它可以易于被一個人攜帶和部署。可以不使用手、而使用背帶或將它系在已有呼氣裝置上，來在一個人的背上攜帶它。圖3闡述了可以包含發(fā)射天線和接收天線以及無線電臺所有部件的TER殼體31的一個示例實施例。電子器件和電池可以被容納在位于殼體31的加厚端32處的隔離底盤內(nèi)，同時接收天線位于殼體31的相對端33處以最小化從有源電子器件的噪聲拾取。在這個實施例中，唯一的操作員控制是磁開啟/關閉開關 34，磁開啟/關閉開關34安裝在用以控制單元內(nèi)繼電器的殼體31的外部。一組LED狀態(tài)指示器也被容納在單元內(nèi)部并且通過模鑄在殼體31中的透明窗口35可以被看到。

圖4是TER 3、5的示例框圖，TER 3、5包括封入用于通信的電子器件和天線的殼體31和用于支撐TER 3、5并且在不使用時給TER3、5充電的充電底座41。充電底座41可以由外部AC電源42提供電力并且包括電力轉換器43和感應充電環(huán)路44。感應充電環(huán)路44通過位于殼體31內(nèi)的第二環(huán)路46將電力從充電底座41傳送到TER電池充電器45。通過這種方式，TER電池47可以在位于底座41上的同時被維持在滿電狀態(tài)，而不需要將會穿過殼體的有線連接。

當開啟時，電源48將電池電壓轉換為由信號處理器49、發(fā)射器410、接收器411和無線電模塊412需要的不同電源電壓。三個TER接收天線413可以沿正交軸線布置，以便信號可以被TER 3、5從任意方向接收，而不必對準殼體。如圖1中所闡述，TER 3、5因此可以通過簡單將它置于水平表面上被部署。接收天線413可以被置于殼體31的遠離其它電子器件的相對端處以便最小化它們與電子電路的其余部分中的噪聲源的耦合。來自接收天線413的信號，在被以數(shù)字形式發(fā)送到信號處理器49之前，被三個信道接收器411放大、濾波和取樣。在接收時，信號處理器49對從三個天線413接收的信號執(zhí)行定時恢復、同步、解調(diào)和解碼的功能。

在發(fā)射時，信號處理器49綜合用于驅動發(fā)射器410的PWM信號414形式的多載波波形。在一些實施例中，發(fā)射器410包括四個獨立的全橋式轉換器415(即PWM放大器)，每一個全橋式轉換器415與獨立的天線環(huán)路416連接。這些環(huán)路可以被連接并布置使得來自每個環(huán)路的場疊加以增大被發(fā)射的磁場的強度。

TER 3、5充當無線通信端口并且可以包括獨立的都被安裝在殼體31內(nèi)的低功率無線電模塊412和天線417。由來自TTE鏈路遠端(如地面)的信號處理器49接收的語音或數(shù)據(jù)被發(fā)送給雙向無線電臺412并且發(fā)射給位于TER外部的移動無線電設備2、9。由移動無線電設備2、9發(fā)射的語音或數(shù)據(jù)通信被無線電模塊412接收，發(fā)送給信號處理器49并發(fā)射給TTE鏈路遠端。無線電模塊412可以是通常被地上應急救援人員使用的公共安全無線電，例如那些在800MHz、UHF或VHF頻帶下操作的無線電。備選地，無線電模塊412可以是能夠與支持Wi-Fi的移動設備通信的Wi-Fi接入點。語音和數(shù)據(jù)都可以被轉發(fā)到外部無線電2、9并且從TER 3、5被轉發(fā)到外部無線電2、9。

圖5是一個含有發(fā)射天線的TER殼體31的示例實施例的橫截面，發(fā)射天線包括四個獨立的由絕緣導線在單個平面中構成的螺旋形環(huán)路416。獨立環(huán)路和每個環(huán)路的匝數(shù)可以被分離以最小化發(fā)射器負載的阻抗并且由占據(jù)殼體內(nèi)所有空間的泡沫芯51所支撐。TER可以被建造成允許發(fā)射天線環(huán)路416被安裝并且封裝的鏡像兩等份52、53。在安裝和連接剩余的電子器件之后，兩等份52、53可以被粘合在一起然后在邊緣54周圍密封，使得整個組件防水。由于發(fā)射天線被密封，天線導線的損壞風險被大大降低，允許TER被用在浸水位置中。由于TER殼體不包含開口，并且除電子器件底盤之外被泡沫填滿，僅僅少量的任意外部氣體將能夠進入殼體。通過限制最大內(nèi)部內(nèi)電壓和電流到低值，任何產(chǎn)生放電或火花的內(nèi)部故障將不會引起外部有害大氣的燃燒。

如上所述，TER發(fā)射天線可以完全被封入一個小的殼體中以便使得該單元足夠小以易于一個人攜帶或簡單部署。由天線產(chǎn)生的磁場與環(huán)路的面積、匝數(shù)和環(huán)路電流成比例。TER天線的小面積可以通過使用多個匝被補償。決定在給定頻率下電流的天線的電感與不可以制成任意大的匝數(shù)的平方成比例。例如，一個尺寸為70*50*9cm且構造有四個獨立環(huán)路416的原型TER天線在4kHz下具有1.5歐姆的阻抗，其中每個環(huán)路具有5匝的螺旋并且環(huán)路和各個繞組均隔開2cm。當通過具有最大輸出電壓12V的PWM發(fā)射器驅動時，在每個環(huán)路中的AC電流則是8A峰值。由于由天線阻抗的阻性成分產(chǎn)生的I²R損耗引起的PWM發(fā)射器的DC功耗小于12W。在100m范圍內(nèi)，該天線產(chǎn)生4E-12T的磁通密度。這是比在大多數(shù)城市環(huán)境中的人為噪聲低的。為了提供具有這個尺寸的天線的可靠通信鏈路，展現(xiàn)對人為噪聲高容忍性的TTE鏈路被使用。這使用用于TTE通信的調(diào)制方法(被稱作間諧波調(diào)制(IHM))來實現(xiàn)，TTE通信的調(diào)制方法利用TTE信道的已知特點，特別是人為噪聲的頻譜分布。

圖4的信號處理器49可以在TER 3、5內(nèi)進行所有調(diào)制和解調(diào)功能，包括在TTE鏈路上發(fā)射的IHM波形的合成。這個波形可以包括多個獨立載波頻率，每個載波頻率被代表輸入數(shù)據(jù)和附加比特的符號調(diào)制。載波頻率位于本地AC配電系統(tǒng)的基頻的間諧波頻率，第M個IHM載波的頻率F_m＝(M+0.5)*F_ac，其中M是范圍0到N的正整數(shù)，F(xiàn)_ac是AC基頻。調(diào)制符號速率被設置以便每個載波被占據(jù)的帶寬小于間諧波頻率間隔(也就是F_ac)。由這個波形產(chǎn)生的磁場因而在頻譜中集中于在AC電力諧波頻率下出現(xiàn)的噪聲最低(通常在峰值水平以下20dB到30dB)的位置處。圖6是具有32個間隔60Hz的調(diào)制載波的IHM波形的示例頻譜圖。第一個載波的中心位于2730Hz，第32個載波的中心位于4590Hz。

在一些實施例中，信號處理器49合成通過對N個數(shù)據(jù)的塊和附加符號執(zhí)行傅里葉逆變換產(chǎn)生的發(fā)射信號以生成N個獨立調(diào)制載波。由這個傳輸機制支撐的總傳輸數(shù)據(jù)速率R由R＝N*S*B給出，其中N是子載波數(shù)，S是符號速率，B是每個符號的比特數(shù)。如果使用四相相移鍵控(QPSK)進行這個調(diào)制，則B＝2，如果單個子載波占據(jù)30Hz，即間諧波間隔的50％，那么S＝33.3符號/秒，這導致每子載波66.6比特/秒的數(shù)據(jù)速率。為了在兩個方向(全雙工)的發(fā)射速度在600比特/秒，至少需要18個載波。然而，為了使用逆FFT合成波形，N應當是2的整數(shù)次冪。因此，為了發(fā)射語音數(shù)據(jù)，需要的載波的最小數(shù)量是N＝2⁵＝32個載波，提供1920比特/秒的總吞吐量。其它的容量可以被用來運載附加比特、信號數(shù)據(jù)比特或糾錯和檢測比特。因為在諧波之間間隙處的剩余噪聲基本上是白噪聲，所以可以使用前向糾錯(例如里德-所羅門碼、卷積碼或渦輪碼)來進一步改進接收器的敏感度。在初始同步過程中，或對于數(shù)據(jù)傳輸，調(diào)制符號速率可以被降低至例如12Hz或間諧波間隔的20％，以便進一步減小被每個調(diào)制載波占據(jù)的帶寬。用于每個調(diào)制載波的接收濾波器的帶寬然后也可以被減小，因此改善接收器的信噪比。

包含多個載波的波形的特點之一是峰值信號電壓或電流與平均信號電平相比可以非常高。如果這個高峰值導致發(fā)射放大器的非線性操作，那么輸出波形可能變得失真并且能在解調(diào)時產(chǎn)生誤差。對于使用低比特率語音編解碼的語音通信，比特誤碼率(BER)應當被維持在低于0.2％(每1000個比特中2個誤碼)以避免清晰度的顯著降低。

峰值與平均信號電平的比率，或峰值系數(shù)(CF)，與√N成比例，其中N是載波數(shù)。通常，為了避免波形的任何失真，最大發(fā)射器電流應當對應峰值電平，但是這會導致平均發(fā)射器電流遠遠小于單個載波系統(tǒng)，導致在遠端接收器相應較低的信號。然而，最大CF很少發(fā)生。對于具有32個QPSK調(diào)制載波的波形，峰值系數(shù)大于2.9dB或9dB將會在少于0.2％的時間發(fā)生。信號因此可以被限制或裁減以便不降低語音質(zhì)量的情況下給出2.9的CF，但是這仍然會導致與單個載波系統(tǒng)相比，在平均接收信號電平中9dB的降低。為了緩和這個問題，可以將N個數(shù)據(jù)符號分配給四個均包含(N/4)載波的獨立IHM波形，并且每個波形通過四個獨立PWM放大器415之一被發(fā)射，每個波形通過獨立PWM信號414驅動并且與四個獨立發(fā)射天線環(huán)路416之一連接。這樣將每個信號中的最大峰值系數(shù)減小√4＝2，或6dB。在每個環(huán)路中的平均電流因此可以是較高的6dB，即僅僅小于最大值3dB，但是信號處理器必須進行4個獨立的IFFT，以合成四個獨立PWM波形。

在備選實施例中，單個PWM波形被用于同時合成所有的N個載波。這利用在TER鏈路中使用的低符號速率，這意味著在被發(fā)送的電流中的峰值在時間上被遠遠隔開。在大多數(shù)應急通信中，語音消息簡短(小于60s)，因此BER僅僅需要在這段時間上被維持在小于0.2％。通過N＝32QPSK系統(tǒng)的仿真，已經(jīng)被確定的是，對于0.2％的BER，在振幅被限制以便峰值和平均值的比率被降低到1.4或2.9dB時，可以獲得可能優(yōu)選的靈敏度。在這個實施例中，由TER產(chǎn)生的磁場的平均電平與類似的單載波系統(tǒng)的平均電平相同，但是僅信號處理器需要執(zhí)行單個IFFT運算，簡化了處理要求。在這個實施例中，由于僅僅一個PWM波形被信號處理器49合成，如圖7所示可以使用備選發(fā)射器配置。在這個布置中，單個PWM信號71由信號處理器49生成并且圖4中的四個獨立發(fā)射器415被驅動單個發(fā)射天線環(huán)路73的單個發(fā)射器72取代。為了提供相同的磁場，天線環(huán)路73應當具有和圖4中描述的獨立環(huán)路416同樣的面積和四倍的匝數(shù)。TER框圖的其它部分與圖4相同。

包括T_x天線和R_x天線以及透過地面的傳播路徑的TTE信道的振幅和相位響應也可以使發(fā)射波形失真。T_x天線電感可以引起在發(fā)射器環(huán)路內(nèi)的電流與頻率成比例地減小。因此對于N＝2并且間隔60Hz的多載波系統(tǒng)，被占據(jù)的帶寬是1920Hz。如果第一載波頻率位于1050Hz，最高載波頻率將是2910Hz。在這個頻率下，發(fā)射器電流和因此的輻射磁場將會比在1050Hz小2.77倍。相反，由于法拉第效應，R_x天線輸出根據(jù)頻率而增大，因此組合天線響應的凈效應在于產(chǎn)生大致均勻的振幅響應。

歸因于在弱傳導負重中產(chǎn)生的渦電流，TTE信道的響應也具有低通響應。這個衰減隨頻率增加并且也隨負重的深度和導電率增加，并且可以相當顯著，減小了在較高頻率下的接收信號電平。接收器可以使用濾波器以衰減基礎電力線頻率，基礎電力線頻率可以在非常高的電平并且能夠引起接收器飽和。如在圖8中說明性描述的，這個低頻衰減給總體頻率響應一個低通的特性。這里繪出了在深度100m且從100Hz到10kHz體導電率為0.02S/m的情況下TTE信道的總體振幅和相位變化。在2kHz到4kHz之間，信道展現(xiàn)6dB的振幅變化。

在一些實施例中，通過調(diào)節(jié)每個發(fā)射載波的振幅以補償發(fā)射天線、接收器和透地傳輸路徑的非均勻振幅特性，信號處理器49可以補償跨TTE信道的振幅變化。因為T_x天線和R_x天線的效應抵消并且接收器濾波器的頻率響應已知，所以響應中的變化由透地傳輸路徑的深度和導電率參數(shù)決定。應用于每個載波的振幅調(diào)節(jié)可以由信號處理器根據(jù)已知的接收器響應和透地傳輸路徑的參數(shù)來自動計算。這些參數(shù)通過在外部移動無線電上提供的應用或用戶界面被輸入到系統(tǒng)中。備選地，振幅失真可以從由鏈路的相對端接收的載波的相對振幅中被估算。

TTE信道也可以生成在發(fā)射器和接收器之間在被發(fā)射的IHM波形的帶寬上變化的相位偏移。相位根據(jù)頻率的變化生成能夠引起接收符號被重疊、導致符號間干擾的群延遲。這個群延遲可以由信號處理器根據(jù)接收器和天線頻率響應以及如上所描述可以被輸入的TTE路徑的深度和導電率來自動計算。信號處理器可以通過對每個被發(fā)射的數(shù)據(jù)塊附加循環(huán)前綴來去除符號間干擾，其中循環(huán)前綴的長度大于被估算的群延遲的最大值的2倍。

根據(jù)上述內(nèi)容，可以使用稱作間諧波調(diào)制的通信方法，以在存在人為噪聲的情況下通過利用已知的這個噪聲的頻譜分布來允許透地通信。在一些實施例中，該方法包括步驟：確定AC電力線噪聲的基頻；輸入代表文本消息、數(shù)字編碼語音或其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流；和對N個數(shù)據(jù)的塊和附加符號執(zhí)行傅里葉逆變換以生成含有N個獨立調(diào)制載波的單個間諧波調(diào)制波形，其中第M個載波的頻率F_m＝(M+0.5)*F_ac，其中M是范圍1到N的正整數(shù)，F(xiàn)_ac是AC基頻。

該方法還可以包括步驟：評估TTE信道的操作深度和體導電率。誤差檢測或糾正比特和/或其它附加比特可以被添加到數(shù)據(jù)。波形可以被轉換為一個或多個PWM信號并且這些PWM信號可以被用于控制來自和一個或多個環(huán)路天線連接的PWM發(fā)射器的輸出。IHM磁場在使用一個或多個環(huán)路天線的接收器處可以被檢測到。被接收的信號可以被放大和/或過濾以去除帶外干擾。來自環(huán)路天線的信號可以被組合以最大化在接收器處的信噪比?？梢詫邮盏腎HM信號執(zhí)行FFT運算以恢復被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和附加符號。數(shù)據(jù)流可以被重新組裝以提供以文本消息、數(shù)字編碼語音或其它數(shù)據(jù)為形式的輸出。

在一方面，這里描述的實施例提供通過使用多載波調(diào)制方法作為改善在給定鏈路上的SNR的方式進行通信的設備。

該設備可以在多個數(shù)學相關載波上傳輸數(shù)據(jù)以便信號位于人為噪聲的諧波頻率之間。

該設備可以使用大振幅限制來獲得高功率效率。

作為一個示例，利用簡短文本消息和在2400bps以下操作的語音編解碼的礦井應急通信的優(yōu)化峰值系數(shù)可以是1.4，或者在1-20范圍內(nèi)，或者否則依賴于環(huán)境參數(shù)(例如，礦井通信的實現(xiàn))。

在一方面，這里所描述的實施例提供使用糾錯編碼(例如，里德-所羅門編碼)的設備以修正由限幅引起的數(shù)據(jù)誤差。

圖9是測試結果的說明圖。對于這個示例，該圖繪制了誤碼率(BER)相對于IHM和QPSK調(diào)制的歸一化信號電平的關系。對于這個例子，該圖示出了誤碼率BER相對于在實驗位置處的R_x信號電平的關系。利用32個載波，新的IHM調(diào)制方法為應急通信提供可接受的BER，即在歸一化信號電平16dB是0.1％，低于傳統(tǒng)單載波QPSK調(diào)制方法所需的BER。這是一個這里所描述的多種實施例的一方面的說明性非限制例子。

盡管在圖中示出為成組的離散部件經(jīng)由不同數(shù)據(jù)信號連接彼此通信，但本領域技術人員將理解到，本實施例由硬件和軟件部件的組合提供，其中一些部件由硬件或軟件系統(tǒng)的給定功能或操作實現(xiàn)，以及很多所示的數(shù)據(jù)路徑由計算機應用或操作系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)。所示結構因此被提供用于高效地教導本實施例。本發(fā)明可以作為方法被實施并且可以在系統(tǒng)中或在計算機可讀介質(zhì)上被實施。上述描述的本發(fā)明的實施例僅僅意在示范。