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申请/专利权人：西南石油大学

摘要：本发明涉及海底油气勘探与开发的通讯技术领域，公开了一种海底装备远程控制系统通讯信号传递优化算法，从改进传输通讯信号过程中的算法来提高数据的传输效率。本发明通过在通讯控制中加入自适应均衡算法LeastMeanSquares,LMS，可以消除信道引起的失真和频率的衰减，延长传播距离，提高声波信号的质量和可靠性。通过加入自适应差分相位调制码元间隔算法DifferentialPhaseShiftKeying,DPSK，对码元间隔进行优化，保证了整个系统通讯的实时性。通过加入正交振幅调制算法QuadratureAmplitudeModulation,QAM，增加调制阶数，将更多的比特映射到每个符号上，优化信号传递过程中的带宽，从而提高传输速率和频谱效率。

主权项：1.一种海底装备远程控制系统通讯信号传递优化算法，其特征在于，所述海底装备远程控制系统包括：发送端Ⅰ、水下信道Ⅱ及接收端Ⅲ；其中发送端Ⅰ包括上位机1、编码调制器2、驱动电路3及声源4；接收端Ⅲ包括接收器5、译码解调器6及下位机7；所述优化算法方法包括：ⅠLMS算法改进声波信号的衰减和失真：S1：声波信号采集采集原始海底装备通讯系统传输的声波信号，将其作为输入信号，用于后续处理，在该过程中，需要对信号进行处理；S2：系统模型建立建立海底装备通讯系统的传输模型，包括信道传输函数和滤波器的参数；S3：误差计算将海底装备的输入信号通过系统模型进行传输，得到输出信号，将输出信号与期望信号进行比较，计算它们之间的误差，通过计算预测值与实际值之间的差异来更新权值系数，误差计算使用的算法是均方误差MSE，公式如下：en＝dn-yn其中，en表示当前时刻的误差，dn表示实际值；S4：系统参数更新根据LMS算法的原理，通过使用误差信号和输入信号的乘积，对海底装备通讯系统模型的参数进行更新，具体地，每当有新的海底装备通讯信号作为输入信号进入系统时，根据LMS算法公式更新参数，使得误差最小化；S5：重复迭代重复进行上述步骤3和4，直至达到海底装备通讯系统预设的误差收敛条件以及所规定的迭代次数，以此算法生成通讯优化方法；ⅡDPSK算法改进声波信号的传输速率：S1：声波信号分段将海底装备通讯系统发出的声波信号转换后的数字信号分成多个离散的块或帧，根据海底油气开采现场环境的需要来具体确定数据包的大小；S2：声波信号编码对每个块或帧使用DPSK编码，DPSK编码是一种相位调制技术，通过改变相邻块之间的相位差来表示不同的符号和数据；基于DPSK进行编码，其用于二进制数据，相邻模块之间的相位差可以通过以下公式计算：φk＝φk-1+M×Δ其中，φk是第k个模块的相位，M是当前的二进制数据0或者1，Δ是相位差的单位变化量；S3：声波信号相位差调制调制海底装备通讯系统发出的声波信号的相位差，接收到的相对相位差Δθn与一个参考相位值进行比较，从而解调出比特值；在DPSK算法中，根据接收到的信号质量，可以通过自适应调整码元间的时隔来提高传输性能，自适应码元间隔算法公式为： 公式中，Δt表示码元间隔的调整量，α是一个可调参数，Ec表示理想接收能量，Es表示实际接收能量；S4：码元间隔的优化通过改变相位差的单位变化量，可以改变相邻块或帧之间的相位差，从而改变码元之间的间隔；以上算法通过对码元间隔进行优化，从而对通讯过程进行优化；ⅢQAM算法改进声波信号的带宽：S1：选择合适的QAM阶数QAM算法通过改变相位和幅度的组合来表示一组数据符号，高阶QAM可以有效地在有限带宽内传输更多的信息，然而QAM阶数越高，信号容易受到噪声干扰，在本实施例海底装备通讯系统中，选择16-QAM阶数；S2：数据映射将位元组映射到相应的QAM符号上，在16-QAM上，每个符号可以表示四个比特00,01,10,或11，将海底装备通讯系统输入的声波信号数据流按照比特组合分为不同的组，并将它们映射到对应的QAM符号上；S3：数据调制对分组的数据符号进行正交调制，在QAM中，信号的实部和虚部分别调制到两个正交的载波信号上，通过改变幅度和相位，可以用这两个正交信号表示不同的QAM符号；S4：数据解码和恢复将解调后的信号映射回原始的比特组合，从而实现数据的恢复；通过以上步骤，QAM算法可以提供一种优化方法。

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百度查询： 西南石油大学 一种海底装备远程控制系统通讯信号传递优化算法