專利名稱：一種遠(yuǎn)程水聲通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，基于差分編碼的解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代檢測，屬于水聲通訊領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:在遠(yuǎn)程 水聲通信系統(tǒng)中，碼間干擾直接影響通信結(jié)果的可靠性。遠(yuǎn)程水聲信道的多徑干擾嚴(yán)重，為了提高通信可靠性必須提高抗干擾的能力，對信號進(jìn)行解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代處理是一種有效手段。目前國內(nèi)外的遠(yuǎn)程水聲通信系統(tǒng)廣泛采用解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代處理，其方法是相位鍵控(PSK)解調(diào)和奇偶校驗(yàn)碼(LDPC)譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)，將其用于遠(yuǎn)距離水聲通信中的不足之處是:由于收發(fā)兩端的載頻存在頻差，并且收發(fā)兩端相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生多普勒頻移，從而導(dǎo)致接收信號相位模糊，而PSK調(diào)制對相位模糊和相位突變很敏感。2002 年《Bit-1nterleaved Coded Modulation with Iterative Decodingand8PSK Signaling》一文中提出了采用8PSK調(diào)制和卷積碼譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)，其方法是采用理想交織降低接收符號中比特的相關(guān)性，用卷積碼譯碼器反饋的概率信息降低8PSK解調(diào)的模糊，用8PSK解調(diào)器輸出的概率信息降低誤碼率，將其用于遠(yuǎn)距離水聲通信中的不足之處是:由于水聲信道中波浪起伏產(chǎn)生噪聲是常見的突發(fā)噪聲，而卷積碼和RS碼糾正隨機(jī)錯(cuò)誤的能力很好，但糾正水聲信道中突發(fā)錯(cuò)誤的能力不好，所以譯碼后仍有高誤碼率。2010年薛睿在《基于Turbo迭代算法LDPCC-CPM系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)》一文提出了采用連續(xù)相位調(diào)制(CPM)解調(diào)和LDPC譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)，其方法是:引入Turbo迭代檢測機(jī)制，使CPM解調(diào)器和LDPC譯碼器構(gòu)成一個(gè)軟輸入軟輸出模塊，將其用于遠(yuǎn)距離水聲通信中的不足之處是:水聲信道是一個(gè)頻率選擇性衰落信道，碼間干擾嚴(yán)重，超網(wǎng)格均衡是消除LDPCC-CPM系統(tǒng)中碼間干擾的一種有效手段，但其復(fù)雜性隨著超網(wǎng)格的狀態(tài)數(shù)指數(shù)倍增長，難以實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)并應(yīng)用于工程實(shí)際
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，在四進(jìn)制相移鍵控(QPSK)解調(diào)和LDPC譯碼聯(lián)合迭代閉環(huán)回路中，通過引入差分編碼器和差分譯碼器，來實(shí)現(xiàn)四相相對移相鍵控(DQPSK)解調(diào)和LDPC譯碼的聯(lián)合迭代，從而提高糾錯(cuò)能力。它既能夠彌補(bǔ)PSK解調(diào)和卷積碼譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)在水聲通信中應(yīng)用的不足，又具有工程可行性，進(jìn)一步降低遠(yuǎn)程水聲通信的誤碼率。本發(fā)明提供了一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，其目的的實(shí)現(xiàn)包括如下步驟:(I)在通信發(fā)信機(jī)端，對信源信號進(jìn)行LDPC編碼和差分編碼，對編碼后的碼元進(jìn)行QPSK調(diào)制步驟；(2)將(I)中得到的已調(diào)信號用Walsh序列直接擴(kuò)頻調(diào)制以適應(yīng)遠(yuǎn)程水聲信道特占.
(3)在通信收信機(jī)端，用本地Walsh序列對接收信號進(jìn)行相干解擴(kuò)步驟；(4)在通信收信機(jī)端，將(3)中得到的解擴(kuò)信號輸入到解調(diào)譯碼軟輸入軟輸出模塊(由QPSK解調(diào)器，差分編碼器，LDPC譯碼器和差分譯碼器構(gòu)成)，首先用QPSK解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)步驟；(5)將(4)中得到的解調(diào)信號進(jìn)行差分譯碼步驟；(6)將(5)中得到的信號輸入到LDPC譯碼器，進(jìn)行軟譯碼步驟；(7)將(6)中得到的譯碼信號減去(5)中得到的信號后，進(jìn)行差分編碼步驟；(8)將(7)中得到的信號作為先驗(yàn)信息輸入到QPSK解調(diào)器，在閉環(huán)回路完成一次聯(lián)合迭代；(9)將(8)中得到的信號減去(7)中得到的信號后，進(jìn)行差分譯碼步驟；(10)將(9)中得到的信號輸入到LDPC譯碼器，實(shí)現(xiàn)軟譯碼步驟，若誤碼率性能達(dá)到要求，則輸出信號到信宿，否則仿照步驟(7)繼續(xù)下一輪迭代。在步驟(4)中，解·調(diào)過程如下:設(shè)q表示第q次外迭代(即解調(diào)器和譯碼器之間的迭代)，D — L表示反饋信息從解調(diào)器到LDPC譯碼器，D — L表示反饋信息從LDPC譯碼器到
解調(diào)器，變量L表示所有的反饋信息，L9dIJbi)為第q-Ι次迭代中譯碼器反饋給解調(diào)器的第
i個(gè)比特的外信息，計(jì)算如下:
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，其特征在于: (1)在通信發(fā)信機(jī)端，對信源信號進(jìn)行奇偶校驗(yàn)碼編碼和差分編碼，對編碼后的碼元進(jìn)行四進(jìn)制相位鍵控調(diào)制； (2)將(I)中得到的已調(diào)信號用Walsh序列直接擴(kuò)頻調(diào)制； (3)在通信收信機(jī)端，用本地Walsh序列對接收信號進(jìn)行相干解擴(kuò)； (4)在通信收信機(jī)端，將(3)中得到的解擴(kuò)信號輸入到由四進(jìn)制相位鍵控解調(diào)器、差分編碼器、奇偶校驗(yàn)碼譯碼器和差分譯碼器構(gòu)成的解調(diào)譯碼軟輸入軟輸出模塊；首先用四進(jìn)制相位鍵控解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)； (5)將(4)中得到的解調(diào)信號進(jìn)行差分譯碼； (6)將(5)中得到的信號輸入到奇偶校驗(yàn)碼譯碼器，進(jìn)行軟譯碼； (7)將(6)中得 到的譯碼信號減去(5)中得到的信號后，進(jìn)行差分編碼； (8)將(7)中得到的信號作為先驗(yàn)信息輸入到四進(jìn)制相位鍵控解調(diào)器，在閉環(huán)回路完成一次聯(lián)合迭代； (9)將(8)中得到的信號減去(7)中得到的信號后，進(jìn)行差分譯碼； (10)將(9)中得到的 信號輸入到奇偶校驗(yàn)碼譯碼器，實(shí)現(xiàn)軟譯碼，設(shè)定迭代次數(shù)，返回步驟(7)繼續(xù)下一輪迭代，達(dá)到迭代次數(shù)后，輸出信號到信宿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，其特征在于:所述的用四進(jìn)制相位鍵控解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)的過程為:設(shè)q表示第q次外迭代，即解調(diào)器和譯碼器之間的迭代，D — L表示反饋信息從解調(diào)器到奇偶校驗(yàn)碼譯碼器，D — L表示反饋信息從奇偶校驗(yàn)碼譯碼器到解調(diào)器，變量L表示所有的反饋信息，1^池)為第q-Ι次迭代中譯碼器反饋給解調(diào)器的第i個(gè)比特的外信息，計(jì)算如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，其特征在于:所述的差分譯碼步驟的過程為:對差分譯碼器的輸入串并轉(zhuǎn)換為兩路，設(shè)為ee和ff，按如下判決準(zhǔn)則求出CC和dd:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，其特征在于:所述的差分編碼的過程為: 對差分編碼器的輸入串并轉(zhuǎn)換為兩路，設(shè)為C和d，按如下判決準(zhǔn)則求出e和f:
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)程水聲通信方法，基于差分編碼的解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代檢測，屬于水聲通信技術(shù)領(lǐng)域。發(fā)信機(jī)采用擴(kuò)頻通信來抗多徑干擾，采用頻譜利用率高的差分調(diào)制四相相對移相鍵控來解決相位突變和環(huán)路跳周問題，收信機(jī)采用解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)來消除碼間干擾。本發(fā)明的有益效果在于1)解調(diào)譯碼聯(lián)合迭代技術(shù)提高了遠(yuǎn)程水聲通信系統(tǒng)的誤比特率性能；2)差分調(diào)制降低了對非線性放大器的工藝要求，具有工程可行性；3)擴(kuò)頻通信克服了遠(yuǎn)程水聲信道的多徑干擾。
文檔編號H04L27/18GK103220046SQ201310116190
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者趙旦峰, 付芳, 薛睿 申請人:哈爾濱工程大學(xué)