本發(fā)明屬于通信
技術領域：
，具體地說，是涉及一種自適應光聲切換的水下無線通信方法及系統(tǒng)。
背景技術：
：水下聲通信是目前最為成熟的水下無線通信技術，但聲波在水中傳輸速率僅為1.5×103米/秒，與光在水中傳播速率（3×108米/秒）相差5個數(shù)量級。同時軍事聲吶等不斷加劇的海洋噪聲正在嚴重影響著海豚、鯨等海洋哺乳動物的生活，甚至致其聽力喪失或死亡。雖然水聲通信傳播延遲大、通信帶寬低、多徑效應嚴重、影響海洋生態(tài)，但其最大優(yōu)勢是可實現(xiàn)較遠傳輸距離。水下無線光通信是一種以光波作為信息載體的通信方式。海水對450～550nm波段內藍綠光衰減比對其他光波段衰減要小很多，為解決長期水下目標探測、通信等關鍵難題奠定了堅實基礎。無線光通信以高速率、低功耗、較小尺寸和保密性好而著稱。雖然無線光通信在速率、功耗、體積等方面有一定優(yōu)勢，然而其通信距離短的缺點制約了光通信在水下無線傳感網(wǎng)領域進一步發(fā)展。技術實現(xiàn)要素：為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種自適應光聲切換的水下無線通信方法，可以根據(jù)通信信道狀況自適應選擇通信模式；一種自適應光聲切換的水下無線通信方法，具有位于水下的多個通信節(jié)點，包括以下步驟：首先檢測兩個通信節(jié)點間的信道信噪比；根據(jù)所述信道信噪比，選擇采用固定的聲通信模式或者不同的光通信模式作為上述兩個通信節(jié)點間的約定通信模式；根據(jù)所述約定通信模式，執(zhí)行兩個通信節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸。本技術方案的有益效果是根據(jù)通信信道狀況自適應選擇通信模式（光通信或聲通信），以適應不同水下環(huán)境的通信需求以提高水下無線傳輸?shù)男省＿M一步的，所述信道信噪比越高，選擇采用通信速率越高的光通信模式；信道信噪比越低，選擇采用通信速率越低的光通信模式或固定的聲通信模式；通過采用不同的信道編碼調制方法得到不同通信速率的光通信模式，其有益效果是根據(jù)通信信道狀況自適應選擇通信模式（光通信或聲通信）和編碼調制策略（不同編碼調制模式對應不同通信速率），以適應不同水下環(huán)境的通信需求以提高水下無線傳輸?shù)男省＿M一步的，檢測兩個通信節(jié)點間的信道信噪比的具體方法是：第一節(jié)點向第二節(jié)點通過聲通信模式發(fā)送請求發(fā)送信號，第二節(jié)點接收所述請求發(fā)送信號，并向其余節(jié)點發(fā)送清除發(fā)送信號；用于停止其余節(jié)點向第二節(jié)點發(fā)送請求信號；第一節(jié)點向第二節(jié)點通過光通信模式發(fā)送檢測信號，第二節(jié)點接收所述檢測信號，解析得到信道信噪比，其有益效果是首先采用聲通訊模式發(fā)送請求發(fā)送信號，可以確保請求發(fā)送信號到達目的節(jié)點，具體而言就是第二節(jié)點，在第二節(jié)點接收到以后，第一節(jié)點以光通信模式發(fā)送檢測信號，可以檢測當前的通信信道，在這種聲通信模式+光通信模式的傳輸下，高效得檢測通信信道的環(huán)境。進一步的，兩個通信節(jié)點間每傳輸固定數(shù)量的數(shù)據(jù)后，再次檢測所述兩個通信節(jié)點間的信道信噪比，根據(jù)信道信噪比重新確立約定通信模式，并執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸，其有益效果是可以根據(jù)環(huán)境的改變，實時變換傳輸策略，高效高質得傳輸數(shù)據(jù)。進一步的，當所述兩個通信節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸完畢后，第一節(jié)點或第二節(jié)點向其余節(jié)點發(fā)送完畢信號，作為一次數(shù)據(jù)傳輸完畢的標志，其有益效果是可以向外界發(fā)送完畢信號，有效通知外界目前傳輸數(shù)據(jù)的狀態(tài)，作為進行下一步工作的基礎。本發(fā)明還提供了一種基于上述方法的自適應光聲切換的水下無線通信系統(tǒng)，包括處理器、聲通信發(fā)射機、聲通信接收機、光通信發(fā)射機、光通信接收機和電源電路；所述處理器生成待發(fā)射的命令信號或通信數(shù)據(jù)，通過聲通信發(fā)射機或光通信發(fā)射機轉換為聲信號或光信號向外發(fā)射，所述命令信號包括數(shù)據(jù)傳輸請求信號、信道信噪比檢測信號、數(shù)據(jù)接收暫停信號或數(shù)據(jù)傳輸完畢信號；所述聲通信接收機或光通信接收機，接收聲信號或光信號并轉化為電信號，并發(fā)送至處理器，處理器解析所述電信號為命令信號或通信數(shù)據(jù)，若為命令信號則執(zhí)行相應命令。進一步的，所述聲通信發(fā)射機包括聲發(fā)射換能器和聲發(fā)射電路；聲通信接收機包括聲接收換能器和聲接收電路；所述聲發(fā)射電路接收處理器生成的命令信號或通信數(shù)據(jù)，對其進行編碼調制，然后發(fā)送至聲發(fā)射換能器轉換為聲信號進行發(fā)射；所述聲接收換能器接收聲信號并將其轉換為電信號，發(fā)送至聲接收電路，聲接收電路對所述電信號譯碼解調，然后發(fā)送至處理器。進一步的，所述聲發(fā)射電路包括TURBO編碼電路和PSK調制電路，TURBO編碼電路與PSK調制電路相連；所述聲接收電路包括TURBO譯碼電路和PSK解調電路，TURBO譯碼電路與PSK解調電路相連。該技術方案的有益效果是具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PSK調制可增加通信距離。TURBO碼接近于隨機碼,有很好的距離特性,因而有較強抗衰減和抗干擾能力。TURBO碼經(jīng)理想交織后在加性高斯白噪聲信道中的性能與未編碼相比有數(shù)分貝的增益,只要接收機能檢測到哪些頻點受到干擾,對信號進行刪除糾錯譯碼,則可得到其它碼難以達到的性能,因而特別適合于惡劣環(huán)境及遠距離通信。聲通信工作模式選擇PSK調制+TURBO信道編碼，系統(tǒng)傳輸速率可達8kbps，通信距離超過100米。進一步的，所述光通信發(fā)射機包括光編碼電路、光調制器和光發(fā)送器；光通信接收機包括光譯碼電路、光解調器和光接收器；所述光編碼電路接收處理器生成的命令信號或通信數(shù)據(jù)，對其進行交織編碼，然后發(fā)送至光調制器進行調制，經(jīng)調制后的信號發(fā)送至光發(fā)送器進行發(fā)射；所述光接收器接收光信號并將其轉換為電信號，發(fā)送至光解調器，光解調器對所述電信號進行解交織解調，經(jīng)解交織解調后的信號再發(fā)送至光譯碼電路進行譯碼，經(jīng)譯碼后的信號發(fā)送至處理器。進一步的，所述光調制器至少包括QAM+OFDM調制電路、PPM調制電路或OOK調制電路中的一種；所述光解調器至少包括QAM+OFDM解調電路、PPM解調電路或OOK解調電路中的一種。當采用高速光通信模式時，光調制器采用QAM+OFDM調制電路，其有益效果是綜合考慮系統(tǒng)實現(xiàn)難度以及硬件資源消耗情況，系統(tǒng)傳輸速率可達10Mbps，通信距離可達30米。當采用中速光通信模式時，光調制器采用PPM調制電路，其有益效果是具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PPM調制可降低平均發(fā)射功率。系統(tǒng)傳輸速率可達1M-2Mbps，通信距離可達到30-60米。當采用低速光通信模式時，光調制器采用OOK調制電路，其有益效果是可以實現(xiàn)簡單、技術成熟，比較適合于低信噪比和較低速率的場合。系統(tǒng)傳輸速率可達100kbps，通信距離達60-100米。進一步的，所述光編碼電路為RS編碼電路，所述光譯碼電路為RS譯碼電路。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的自適應光聲切換的水下無線通信方法，根據(jù)通信信道狀況自適應選擇通信模式（光通信或聲通信）和編碼調制策略（不同編碼調制模式對應不同通信速率），以適應不同水下環(huán)境的通信需求以提高水下無線傳輸?shù)男?。附圖說明構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。圖1是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信方法的一種實施例流程圖；圖2是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中系統(tǒng)結構圖；圖3是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中高速光通信模式發(fā)射原理方框圖；圖4是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中中速光通信模式發(fā)射原理方框圖；圖5是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中低速光通信模式發(fā)射原理方框圖；圖6是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中高速光通信模式接收原理方框圖；圖7是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中中速光通信模式接收原理方框圖；圖8是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中低速光通信模式接收原理方框圖；圖9是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中聲通信模式發(fā)射原理方框圖；圖10是本發(fā)明提出的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置的一種實施例中聲通信模式接收原理方框圖。具體實施方式應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬
技術領域：
的普通技術人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。實施例一水下通信時，一般需要布設兩個或以上的通信節(jié)點進行信號傳輸，任一通信節(jié)點既可作為發(fā)射端，也可作為接收端，本方法以任意兩個節(jié)點之間通信為例詳細說明本自適應光聲切換的水下無線通信方法。本實施例提出了一種自適應光聲切換的水下無線通信方法，如圖1所示，包括以下步驟：S1、第一節(jié)點采用水下聲通信模式向第二節(jié)點發(fā)送請求信號；雖然聲波在水中的傳輸速率很低，但是其具有傳輸穩(wěn)定性好，傳輸距離遠的優(yōu)點，由于請求信號數(shù)據(jù)量很小，且聲通信較光通信更穩(wěn)定，優(yōu)選采用聲通信模式進行遠距離穩(wěn)定傳輸。S2、第二節(jié)點收到來自第一節(jié)點的請求信號后，向水下其他所有節(jié)點以聲通信模式發(fā)出清除發(fā)送信號，表明該第二節(jié)點已準備就緒接收，而其他所有節(jié)點暫停向所述第二節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；為了提高信號在水中傳輸?shù)姆€(wěn)定性，優(yōu)選一對一傳輸，也就是說，一個接收節(jié)點同時只能接收來自于一個發(fā)射節(jié)點發(fā)送的信號。S3、第一節(jié)點以低速光通信編碼調制模式向第二節(jié)點發(fā)送測試信道信噪比的導頻信號；由于本發(fā)明根據(jù)光通信時的信道狀況選擇不同的光通信編碼調制方式，因此，本實施例中首先采用低速光通信模式由發(fā)射端向接收端發(fā)送導頻信號，以測試接收端的信噪比，信噪比越高，表明通信質量越高。S4、第二節(jié)點同樣以低速光通信編碼調制模式接收第一節(jié)點發(fā)送的導頻信號，測得該節(jié)點處的導頻信號信噪比SNR；S5、第二節(jié)點以接收端接收信號的信噪比SNR值作為判斷條件，將其與信噪比閾值相比較，劃分為四個區(qū)間，根據(jù)第二節(jié)點接收信噪比SNR選擇合適的信號編碼調制方式。S6、第二節(jié)點以聲通信模式將所選擇的信號編碼調制方式發(fā)送給第一節(jié)點；同樣道理的，聲波具有在水中傳輸穩(wěn)定性好，傳輸距離遠的優(yōu)點，由于所選擇的信號編碼調制方式信號的數(shù)據(jù)量很小，優(yōu)選采用聲通信模式進行遠距離穩(wěn)定傳輸。S7、第一節(jié)點以聲通信模式接收到所選擇的信號編碼調制方式后與第二節(jié)點一同調整自身編碼調制模式，開始有效數(shù)據(jù)傳輸。步驟S5中預設有至少三個信噪比閾值SNR1，SNR2，SNR3，且SNR1＞SNR2＞SNR3，若檢測到導頻信號信噪比SNR大于等于SNR1，將選擇高速光通信編碼調制模式；若檢測到導頻信噪比大于等于SNR2且小于SNR1，將選擇中速光通信編碼調制模式；若檢測到導頻信噪比大于等于SNR3且小于SNR2，將選擇低速光通信編碼調制模式；若檢測到導頻信噪比低于SNR3，將選擇聲通信的編碼調制模式。本實施例的自適應光聲切換的水下無線通信方法，根據(jù)通信信道狀況自適應選擇通信模式（光通信或聲通信）和編碼調制策略（不同編碼調制模式對應不同通信速率），以適應不同水下環(huán)境的通信需求，提高水下無線傳輸?shù)男?。根?jù)水下通信信道狀況，接收信噪比由高至低依次分為4個等級，每個等級對應一定范圍的信噪比值。當接收信噪比為第四等級（最差信噪比等級）時，表明水下信道傳輸距離或信道狀況不足以支持光通信，此時應采用聲通信；當接收信噪比為第一二三等級時，采用光通信。發(fā)送接收節(jié)點每發(fā)送一幀數(shù)量的數(shù)據(jù)就根據(jù)實時接收信噪比等級自適應調整信道編碼和調制方式。在步驟S7之后，還包括：S8、每傳輸固定數(shù)量的數(shù)據(jù)幀便再次進行信道狀態(tài)測試，將測試到的信噪比分別與所述三個信噪比閾值進行比較，根據(jù)比較結果重新選擇信號編碼調制方式，相應切換信號編碼調制方式以調整傳輸速率。由于水下環(huán)境隨時可能發(fā)生變化，因此，需要周期性進行信道狀態(tài)測試，以相適應調整信號編碼調制方式，以保證通信質量，減小信號傳輸?shù)恼`碼率。作為一個優(yōu)選的實施例，步驟S5中高速光通信編碼調制模式采用OFDM+QAM調制，RS信道編碼；中速光通信編碼調制模式采用PPM調制，RS信道編碼；低速光通信編碼調制模式采用OOK調制，RS信道編碼；聲通信的編碼調制模式采用PSK調制，Turbo編碼。如表1所示，給出聲光融合水下無線傳感網(wǎng)在聲、光兩種通信媒介下規(guī)劃的四種通信模式編碼調制方案。高速光通信中速光通信低速光通信聲通信信道編碼方式RS碼RS碼RS碼TURBO碼調制方式OFDM+QAM調制PPM調制OOK調制PSK調制通信距離0-30米30-60米60-100米>100米傳輸速率約10Mbps約1-2Mbps約100kbps約8kbps表1其中，1）高速光通信編碼調制模式QAM（QuadratureAmplitudeModulation,QAM）調制也即正交振幅調制，通過相位和振幅聯(lián)合控制得到更高頻譜效率，從而可在限定頻帶內傳輸更高速率的數(shù)據(jù)。水下無線高速通信時碼元持續(xù)時間短、碼間干擾嚴重，而OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM），即正交頻分復用技術，使用并行傳輸可在相同數(shù)據(jù)率條件下增大碼元持續(xù)時間并使用循環(huán)前綴，在接收端通過簡單一階頻域信道均衡即可實現(xiàn)無碼間干擾接收，因此高速光通信模式選用OFDM+QAM技術充分發(fā)揮彼此優(yōu)勢。RS碼（Reed-Solomoncodes,RS碼）糾錯性能適中，在碼長很短時也有較好糾錯性能而且RS碼硬件實現(xiàn)相對簡單，在近距離通信時系統(tǒng)誤碼率較低。綜合考慮系統(tǒng)實現(xiàn)難度以及硬件資源消耗情況,在光通信時均選擇RS碼作為信道編碼方式。綜合考慮系統(tǒng)實現(xiàn)難度以及硬件資源消耗情況,高速光通信模式選擇OFDM和QAM調制+RS信道編碼方式。系統(tǒng)傳輸速率可達10Mbps，通信距離可達30米。2）中速光通信編碼調制模式PPM調制(PulsePositionModulation,PPM）具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PPM調制可降低平均發(fā)射功率。中速光通信模式選擇PPM調制+RS信道編碼，系統(tǒng)傳輸速率可達1M-2Mbps，通信距離可達到30-60米。3）低速光通信編碼調制模式OOK調制(On-OffKeying,OOK)實現(xiàn)簡單、技術成熟，比較適合于低信噪比和較低速率的場合。低速光通信模式選擇OOK調制+RS信道編碼方案。系統(tǒng)傳輸速率可達100kbps，通信距離達60-100米。4）聲通信工作模式PSK調制也即相移鍵控調制，具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PSK調制可增加通信距離。TURBO碼接近于隨機碼,有很好的距離特性,因而有較強抗衰減和抗干擾能力。TURBO碼經(jīng)理想交織后在加性高斯白噪聲信道中的性能與未編碼相比有數(shù)分貝的增益,只要接收機能檢測到哪些頻點受到干擾,對信號進行刪除糾錯譯碼,則可得到其它碼難以達到的性能,因而特別適合于惡劣環(huán)境及遠距離通信。聲通信工作模式選擇PSK調制+TURBO信道編碼，系統(tǒng)傳輸速率可達8kbps，通信距離超過100米。步驟S8之后，還包括：S9、當?shù)谝还?jié)點中數(shù)據(jù)包的所有數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢，第二節(jié)點全部接收后，第二節(jié)點向水下其他所有節(jié)點以聲通信模式發(fā)送確認字符信號，通知第一節(jié)點及其他節(jié)點接收完畢，此次發(fā)送接收過程結束。本申請的另一種典型的實施方式中，一種基于自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置，如圖2所示，包括核心處理器、水聲發(fā)送換能器、水聲接收換能器、聲發(fā)射處理電路、聲接收處理電路、光發(fā)送器、光接收器、光調制器、光解調器、光編碼電路、光譯碼電路以及電源管理電路，所述水聲發(fā)送換能器、聲發(fā)射處理電路組成聲通信模式發(fā)射機；所述水聲接收換能器、聲接收處理電路組成聲通信模式接收機；所述光編碼電路、光調制器、光發(fā)送器組成光發(fā)送電路，所述光譯碼電路、光解調器、光接收器組成光接收電路，兩個無線通信節(jié)點裝置之間通信時包括以下步驟：S1、第一節(jié)點采用聲通信模式向第二節(jié)點發(fā)送請求信號；S2、第二節(jié)點采用聲通信模式收到來自第一節(jié)點的請求信號后，向水下其他所有節(jié)點通過聲通信模式發(fā)出清除發(fā)送信號，表明該第二節(jié)點已準備就緒接收，而其他所有節(jié)點暫停向所述第二節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；S3、第一節(jié)點以通過光發(fā)送電路的低速光通信編碼調制模式向第二節(jié)點發(fā)送測試信道信噪比的導頻信號；S4、第二節(jié)點以光接收電路的低速光通信編碼解調模式接收第一節(jié)點發(fā)送的導頻信號，測得該第二節(jié)點處的信噪比SNR；S5、第二節(jié)點根據(jù)測試的信噪比SNR，將其與預設三個信噪比閾值比較，從高速光通信編碼調制模式、中速光通信編碼調制模式、低速光通信編碼調制模式以及聲通信模式中選擇相應的信號編碼調制方式；S6、第二節(jié)點采用聲通信模式將所選擇的信號編碼調制方式發(fā)送給第一節(jié)點；S7、第一節(jié)點接收到所選擇的信號編碼調制方式后調整自身編碼調制模式，選擇該信號編碼調制方式相對應的電路開始有效數(shù)據(jù)傳輸。如圖2所示，光調制器包括高速光調制器、中速光調制器、低速光調制器，光解調器包括高速光解調器、中速光解調器、低速光解調器，光編碼電路為RS編碼電路，光譯碼電路為RS譯碼電路，如圖3所示，高速光調制器包括QAM調制電路、OFDM調制電路，當采用高速光通信編碼調制模式發(fā)射信號時，核心處理器產(chǎn)生電信號經(jīng)RS編碼電路進行RS編碼后發(fā)送至交織電路進行交織，然后發(fā)送至QAM調制電路和OFDM調制電路分別進行QAM調制和OFDM調制后，發(fā)送至光源驅動電路驅動光發(fā)送器產(chǎn)生光信號并進行發(fā)射；QAM調制通過相位和振幅聯(lián)合控制得到更高頻譜效率，從而可在限定頻帶內傳輸更高速率的數(shù)據(jù)。水下無線高速通信時碼元持續(xù)時間短、碼間干擾嚴重，而OFDM使用并行傳輸可在相同數(shù)據(jù)率條件下增大碼元持續(xù)時間并使用循環(huán)前綴，在接收端通過簡單一階頻域信道均衡即可實現(xiàn)無碼間干擾接收，因此高速光通信模式選用OFDM+QAM技術充分發(fā)揮彼此優(yōu)勢。RS碼糾錯性能適中，在碼長很短時也有較好糾錯性能而且RS碼硬件實現(xiàn)相對簡單，在近距離通信時系統(tǒng)誤碼率較低。綜合考慮系統(tǒng)實現(xiàn)難度以及硬件資源消耗情況,高速光通信模式選擇OFDM和QAM調制+RS信道編碼方式。系統(tǒng)傳輸速率可達1Mbps，通信距離可達5米。當采用上述電路結構的高速調制器時，如圖6所示，相應的高速光解調器包括OFDM解調電路、QAM解調電路，當采用高速光通信編碼調制模式接收信號時，光接收器接收高速光信號后進入光電檢測器進行光電轉換，生成電信號依次進入所述OFDM解調電路和解交織電路進行OFDM解調和解交織，然后發(fā)送至所述RS譯碼電路進行RS譯碼，譯碼后的信號發(fā)送至所述核心處理器；如圖4所示，本實施例中的中速光調制器包括PPM調制電路，當采用中速光通信編碼調制模式發(fā)射信號時，核心處理器產(chǎn)生電信號經(jīng)所述RS編碼電路進行RS編碼后發(fā)送至交織電路進行交織，然后發(fā)送至所述PPM調制電路進行PPM調制后，發(fā)送至所述光源驅動電路驅動所述光發(fā)送器產(chǎn)生光信號并進行發(fā)射；PPM調制具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PPM調制可降低平均發(fā)射功率。中速光通信模式選擇PPM調制+RS信道編碼，系統(tǒng)傳輸速率可達100kbps，通信距離可達到5-20米。當采用上述電路結構形式的中速光解調器時，如圖7所示，相應的中速光解調器包括PPM解調電路，當采用中速光通信編碼調制模式接收信號時，光接收器接收中速光信號后進入光電檢測器進行光電轉換，生成電信號進入PPM解調電路和解交織電路進行PPM解調和解交織，然后發(fā)送至RS譯碼電路進行RS譯碼，譯碼后的信號發(fā)送至核心處理器；如圖5所示，低速光調制器包括OOK調制電路，當采用低速光通信編碼調制模式發(fā)射信號時，核心處理器產(chǎn)生電信號經(jīng)RS編碼電路進行RS編碼后發(fā)送至交織電路進行交織，然后發(fā)送至OOK調制電路進行OOK調制后，發(fā)送至光源驅動電路驅動所述光發(fā)送器產(chǎn)生光信號并進行發(fā)射；OOK調制易于實現(xiàn)、技術成熟，比較適合于低信噪比和較低速率的場合。低速光通信模式選擇OOK調制+RS信道編碼方案。系統(tǒng)傳輸速率可達10kbps，通信距離達20-50米。相應的，如圖8所示，低速光解調器包括OOK解調電路，當采用低速光通信編碼調制模式接收信號時，所述光接收器接收低速光信號后進入所述光電檢測器進行光電轉換后，生成電信號進入所述OOK解調電路和解交織電路進行OOK解調和解交織，然后發(fā)送至RS譯碼電路進行RS譯碼，譯碼后的信號發(fā)送至所述核心處理器；如圖9所示，聲發(fā)射處理電路包括TURBO編碼電路、PSK調制電路，當采用聲通信模式發(fā)送信號時，核心處理器產(chǎn)生電信號經(jīng)TURBO編碼電路進行TURBO編碼后發(fā)送至PSK調制電路進行PSK調制后，發(fā)送至水聲發(fā)送換能器驅動產(chǎn)生聲信號并進行發(fā)射；如圖10所示，聲接收處理電路包括PSK解調電路以及TURBO譯碼電路，接收的聲信號經(jīng)所述水聲接收換能器進行轉換后，生成電信號發(fā)送至所述PSK解調電路進行PSK解調，然后發(fā)送至TURBO譯碼電路進行TURBO譯碼，譯碼后的信號發(fā)送至所述核心處理器。PSK調制也即相移鍵控調制，具有能量傳輸效率高、抗干擾能力強等特點，利用PSK調制可增加通信距離。TURBO碼接近于隨機碼,有很好的距離特性,因而有較強抗衰減和抗干擾能力。TURBO碼經(jīng)理想交織后在加性高斯白噪聲信道中的性能與未編碼相比有數(shù)分貝的增益,只要接收機能檢測到哪些頻點受到干擾,對信號進行刪除糾錯譯碼,則可得到其它碼難以達到的性能,因而特別適合于惡劣環(huán)境及遠距離通信。聲通信工作模式選擇PSK調制+TURBO信道編碼，系統(tǒng)傳輸速率可達4kbps，通信距離超過50米。本實施例的自適應光聲切換的水下無線通信節(jié)點裝置，根據(jù)通信信道狀況及需要傳送的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量自適應選擇相應的通信電路，因此可以選擇相應的通信模式（光通信或聲通信）和編碼調制策略（不同編碼調制模式對應不同通信速率），以適應不同水下環(huán)境的通信需求，提高水下無線傳輸?shù)男?。根?jù)水下通信信道狀況，接收信噪比由高至低依次分為4個等級，每個等級對應一定范圍的信噪比值。當接收信噪比為第四等級（最差信噪比等級）時，表明水下信道傳輸距離或信道狀況不足以支持光通信，此時應采用聲通信；當接收信噪比為第一二三等級時，采用光通信。發(fā)送接收節(jié)點每發(fā)送一幀數(shù)量的數(shù)據(jù)就根據(jù)實時接收信噪比等級自適應調整信道編碼和調制方式。以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領域的技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3