一種甚低頻透地通信系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及透地通信系統(tǒng)，尤其是一種甚低頻透地通信系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]礦井、地鐵和隧道等地下作業(yè)場合，環(huán)境危險復雜，時常發(fā)生安全事故，如透水、巖爆、塌方和井下瓦斯爆炸、火災等。事故破壞現(xiàn)有的通信信道，導致地面人員無法及時了解地下被困人員的具體情況，影響災后救援。
[0003]以大地介質(zhì)為信道的透地通信，信道特性相對穩(wěn)定，不易受事故的影響，可作為一種保持地面和地下聯(lián)絡的有效通信方式，實現(xiàn)災害發(fā)生時的緊急通信，保持地面與地下災后實時聯(lián)系。
[0004]大地信道結(jié)構(gòu)復雜，是一種比較惡劣的信道，大地介質(zhì)對電磁波的衰減很大，電磁波在大地介質(zhì)中傳播時，半導電媒質(zhì)要吸收電磁波的能量。頻率越高，電磁波的振幅衰減越嚴重，穿透能力越弱，傳播的距離也就越短。此外，大地信道對不同頻率的信號衰減不同，頻率越高所遭受的衰減越大，這種信道傳輸特性的不理想會引起傳播信號的衰落。對地層成分主要以砂巖為主的隧道、坑道、礦井環(huán)境甚至水和土壤等復雜近地信道，甚低頻(3k-30kHz)信號有較強的穿透能力，傳播相對穩(wěn)定可靠。
[0005]針對透地通信中信號衰減嚴重和地層信道較強的衰落，希望有一種新型的甚低頻透地通信系統(tǒng)，既能克服大地介質(zhì)對信號的嚴重衰減，又能抑制大地信道造成的衰落現(xiàn)象，實現(xiàn)透地應急通信，最大程度地滿足地下災后緊急救援中的即時通信。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出了一種甚低頻透地通信系統(tǒng)。本甚低頻透地通信系統(tǒng)用以實現(xiàn)透地傳輸簡短信息的應急通信，針對大地介質(zhì)對信號衰減嚴重的特點采用直接序列擴頻技術來對抗衰減和干擾。
[0007]本實用新型采用如下技術方案:
[0008]一種甚低頻透地通信系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備，所述地面設備和井下設備各自設有發(fā)送電路系統(tǒng)和接收電路系統(tǒng)，地面設備與井下設備通過大地信道以甚低頻電磁波通信；
[0009]所述發(fā)送電路系統(tǒng)包括依次連通的輸入顯示單元、RS編碼單元、DSSS+OFDM調(diào)制單元、放大器和發(fā)射天線；
[0010]其中，DSSS+OFDM調(diào)制單元用于信號的擴頻和正交頻分復用；
[0011]所述接收電路系統(tǒng)包括依次連通的接收天線、放大器、DSSS+OFDM同步解調(diào)單元、RS解碼單元和輸出顯示單元；
[0012]其中，DSSS+OFDM調(diào)制單元用于信號的PFDM解調(diào)和解擴頻。
[0013]優(yōu)選地，所述RS編碼單元連接在輸入顯示單元和DSSS+OFDM調(diào)制單元之間，RS編碼單元用于將輸入顯示單元輸入的二進制數(shù)據(jù)進行RS編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)送至DSSS+OFDM調(diào)制單元。
[0014]優(yōu)選地，所述DSSS+OFDM調(diào)制單元采用數(shù)字信號處理器DSP，數(shù)字信號處理器DSP包括依次連通的擴頻模塊、調(diào)制映射模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、傅里葉逆變換模塊、及數(shù)模轉(zhuǎn)換豐旲塊。
[0015]優(yōu)選地，所述擴頻模塊采用直接序列擴頻，將基帶脈沖數(shù)據(jù)信號直接與高速率的偽隨機序列進行相乘或異或運算。
[0016]優(yōu)選地，所述DSSS+OFDM同步解調(diào)單元采用數(shù)字信號處理器DSP，數(shù)字信號處理器DSP包括依次連通的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、傅里葉變換模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊、及解擴頻模塊。
[0017]優(yōu)選地，所述RS解碼單元連接在DSSS+OFDM同步解調(diào)單元和輸出顯示單元之間，RS解碼單元用于將DSSS+OFDM同步解調(diào)單元輸出的信號解碼，并送至輸出顯示單元以文字和數(shù)據(jù)的形式顯示。
[0018]優(yōu)選地，所述透地通信系統(tǒng)采用半雙工通信方式。
[0019]采用如上技術方案取得的有益技術效果為:
[0020]甚低頻透地通信系統(tǒng)既能克服大地介質(zhì)對信號的嚴重衰減，又能抑制大地信道造成的衰落現(xiàn)象，實現(xiàn)透地應急通信，最大程度地滿足地下災后緊急救援中的即時通信。
【附圖說明】
[0021]圖1為甚低頻透地通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2為DSSS+OFDM調(diào)制單元結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖3為DSSS+OFDM同步解調(diào)單元結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0024]結(jié)合附圖1至3對本實用新型的【具體實施方式】做進一步說明:
[0025]一種甚低頻透地通信系統(tǒng)，包括地面設備和井下設備。如圖1所示，發(fā)送電路系統(tǒng)和接收電路系統(tǒng)并行設置，地面設備和井下設備各自設有發(fā)送電路系統(tǒng)和接收電路系統(tǒng)，地面設備與井下設備通過大地信道連通通信。甚低頻透地通信系統(tǒng)工作在甚低頻波段(3kHz-30kHz)，以甚低頻電磁波為載體。本甚低頻透地通信系統(tǒng)借助于甚低頻電磁波透過地層形成的大地信道來實現(xiàn)地面設備與井下設備通的通信。
[0026]發(fā)送電路系統(tǒng)包括依次連通的輸入顯示單元、RS編碼單元、DSSS+OFDM調(diào)制單元、放大器和發(fā)射天線；其中，DSSS+OFDM調(diào)制單元用于信號的擴頻和正交頻分復用。
[0027]RS編碼單元連接在輸入顯示單元和DSSS+OFDM調(diào)制單元之間，RS編碼單元用于將輸入顯示單元輸入的二進制數(shù)據(jù)進行RS編碼，并將編碼后的數(shù)據(jù)送至DSSS+OFDM調(diào)制單元。其中，輸入顯示單元在鍵盤上輸入的文字或數(shù)字以ASCII碼形式輸出到RS編碼單元。
[0028]如圖2所示，DSSS+OFDM調(diào)制單元采用數(shù)字信號處理器DSP，數(shù)字信號處理器DSP包括依次連通的擴頻模塊、調(diào)制映射模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、傅里葉逆變換模塊、及數(shù)模轉(zhuǎn)換豐旲塊。
[0029]擴頻模塊采用直接序列擴頻，將基帶脈沖數(shù)據(jù)信號直接與高速率的偽隨機序列進行相乘或異或運算。實現(xiàn)擴頻調(diào)制，將信號頻帶展寬，再送入信道進行傳輸。這里假設使用一個周期的偽隨機序列擴展一個碼元，如果一個周期的偽隨機序列的長度是128位，則擴頻后的碼片速率為擴頻前碼元速率的128倍。
[0030]假設一個周期的偽隨機序列的長度是128位，擴頻前碼元速率為90Baud，則擴頻后的碼片速率為擴頻前碼元速率的128倍，即11520c/s。
[0031]數(shù)據(jù)輸出到調(diào)制映射模塊，進行調(diào)制映射。調(diào)制輸出數(shù)字序列經(jīng)過串并變