浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

PLDPC码的相关信源联合译码系统设计与分析

为了在保证纠错性能的情况下提高相关信源联合译码(joint decoding of correlated sources,JDCS)系统的可实现性,将具有结构化特性、易于实现的原模图LDPC(protograph-based LDPC,PLDPC)码引入JDCS系统.针对传统基于原模图的外部信息转移(protograp...     

浅海水声通信网的FH-CDMA方案研究

首先简要介绍了水声通信网的概念和设计要求，然后对水声通信网的多址技术进行了探讨，提出了一种稳健的、适用于浅海水声通信网的跳频码分多址(FH-CDMA)方案．通过对浅海水声信道进行建模仿真，并在此基础上构建网络仿真系统，分析并比较了FH-CDMA方案在不同传输条件下的水声信道中的性能．仿真实验表明：在浅海信道环境下该方案具有较强的适应性．     

基于原模图LDPC码的不等保护传输性能研究

不等错误保护（unequal error protection,UEP）是多媒体数据传输的一个重要举措。在接收状态不理想的情况下,采用不等错误保护技术能够有效地保护传输过程中更重要的数据。利用星座图中信号点高低比特位的不同错误性能,将JPL（jet propulsion laboratory）实验室提出的易于实现且性能优异的原模图低密度奇偶校验码 〖JP2〗（protograph low density parity check,PLDPC）与四进制脉冲幅度调制 （pulse amplitude modulation,4PAM）相结合实现在加性高斯白噪声信道 （additive white Gaussian noise channel,AWGNC）下传输数据的不等保护。仿真结果表明,当码长较小时,原模图LDPC码与规则LDPC码不等保护性能相当,随着码长增长,原模图LDPC码的性能优于规则LDPC码。     

准循环低密度校验码在浅海水声通信系统中的性能

讨论了准循环低密度校验码(QC-LDPC)在浅海水声信道中的实现方案.选取合适的浅海水声信道模型,针对强多径干扰进行了仿真.仿真结果表明,采用和积译码算法的QC-LDPC码编码复杂度较低,但性能接近于随机构造的低密度校验码.受多径效应影响,在浅海水声系统中采用QC-LDPC码时,信道误码率会随着衰落率的减小而略有下降,但仍能保持较好的纠错性能.     

非规则QC-LDPC码联合自适应均衡技术在浅海水声信道研究

浅海水声信道具有长时延、多途强、起伏快等特点,为提高数据传输可靠性,采用纠错能力强、编译码复杂度低的非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码作为信道纠错码方案,并联合自适应判决反馈均衡器(DFE)作为接收机结构以消除码间干扰(ISI).综合考虑非规则QC-LDPC码编译码参数选择、自适应均衡器中的最小均方差(LMS)、可变步长LMS(SVSLMS)和递归最小二乘(RLS)等3种算法的性能与复杂度权衡问题,结合福建泉港浅海域实测水声信道特性,研究了该接收机的性能.仿真结果表明:非规则QC-LDPC码的性能优于随机构造的规则LDPC码;联合自适应均衡的非规则QC-LDPC码可显著提高浅海水声通信系统性能,在较高信噪比(SNR)下,选用RLS算法时,误码率(BER)可降为0(15dB),选用低复杂度的SVSLMS算法BER可达到10-4(18dB).     

π-旋转LDPC码在浅海水声信道中的性能研究

浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移的特征,为保证水声数据传输的可靠性,需采用纠错能力强、编译码复杂度低的信道编码技术.低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码凭借其逼近香农限的优势被选为水声信道编码方案,但其构造复杂度有待优化.本文介绍了一种码率为1/2的π-旋转LDPC码的构造方法,研究其在水声信道上的性能,并结合实际水声信道特点选择编译码参数.仿真结果表明:π-旋转LDPC码在浅海水声通信系统中可行有效,与准循环(quasi cydic,QC)LDPC码性能接近,优于随机LDPC码,在码长1 024bit、译码迭代次数为50时基本能满足水声通信误码率10-4的要求.π-旋转LDPC码对数据的存储空间需求相对较小、易于硬件电路实现,在水声通信系统中有广泛的实用前景.     

浅海水声信道自适应均衡算法

浅海水声信道是一个典型的带宽受限、时变衰落信道,存在着时变的多径扩展、频率偏移以及随机相位起伏.在水声相干通信中,自适应均衡是克服多径效应、消除码间干扰的主要手段.针对在实际应用中自适应均衡算法对步长参数选择的敏感性,进行了浅海信道水声相干通信均衡算法研究,结合录制的水声信道数据,通过Matlab软件,从星座图、算法收敛特性以及系统的误码特性这3个方面对几种均衡算法的性能进行了分析比较.结果表明,最小均方(LMS)平行滤波器组算法具有自适应调整步长的性能,且能获得较快的收敛速度和较小的误码率,验证了该算法在水声信道中的实用性.     

串行级联码在浅海水声通信中的性能研究

基于π/4-QPSK调制解调方式讨论串行级联码在浅海水声信道中的实现方案,建立了浅海水声信道模型,并在此基础上针对多径干扰和多普勒频移进行了仿真。仿真表明,串行级联码能有效地减小密集突发错误,保证通信的可靠性。串行级联码的性能明显大于单独的RS码或卷积码,在不考虑译码复杂度的情况下,误码率低于Turbo码和LDPC码。     

基于原模图LDPC码的联合信源信道译码器的硬件实现

采用FPGA(field programmable gate array)设计基于原模图低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码的联合信源信道译码器,信道部分和信源部分都是由原模图LDPC码组成.在原模图LDPC码联合译码器的硬件实现架构中,通过2步循环扩展得到了适合硬件实现的准循环原模图LDPC码,译码器信息的迭代更新采用TDMP (Turbo decoding message passing)分层译码算法,采用的归一化最小和算法使得P-JSCD(photograph-based joint source and channel decoding)具有部分并行结构.最后,为了降低资源消耗和译码延迟,采用了提前终止迭代策略.基于FPGA平台的硬件实现结果表明,该联合译码器的译码性能非常接近相应的浮点算法,并且最大时钟频率达到193.834 MHz,吞吐量为24.44 Mbit/s.     

A new design criterion and construction method for space-time trellis codes based on classification of error events

The known design criterions of Space-Time Trellis Codes （STFC） on slow Rayleigh fading channel are rank, determinant and trace criterion. These criterions are not advantageous not onlv in operation but also in performance. With classifying the error events of STTC, a new criterion was presented on slow Rayleigh fading channels. Basod on the criterion, an effective and straighttbrward multi-step method is proposed to ennstruet codes with better performance. This method can reduce the computation of search to small enough. Simulation results show that the codes searched by computer have the same or even better performance than the repored codes.     

一种基于DSP的双模水声通信系统

由于海洋中恶劣传输条件的影响,采用一种调制解调技术往往难以同时实现高数据传输率、大传输距离以及良好的信道适应性.为适应不同信道下的通信要求,利用直接序列扩频技术(DSSS)和正交频分复用技术(OFDM)设计并实现了基于TMS320C6713 DSP芯片的双模水声通信系统,给出了DSSS和OFDM通信参数设定以及模式转换协议设计.海上实验结果验证了该系统的有效性.     

基于新型距离度量的多级编码在MQAM调制中的应用

基于在MLC／PDL系统中提出的一种新型距离度量，研究其在Rayleigh衰落信道下采用MQAM高效调制时的应用；提出了两种新的映射方法：BP-BP与UP-UP，并采用平衡距离准则作为最佳多级码的设计准则，得到了一种高性能、短时延、低复杂度的高效多级编码系统设计方案．     

浅海声信道中脉位信息检测的抗信号起伏

浅海声信道中脉位信息的精确检测是较为困难的,它必须克服强多途、大起伏和高噪声的严重干扰．着重分析浅海声信道中信号振幅和重复周期起伏的主要特性及其对脉位信息精确检测的影响,指出克服信号起伏的可能的途径．所讨论的内容对其他的信号检测方式具有参考价值．     

基于AWGN信道下Turbo码的性能仿真及分析

给出Turbo码在AWGN信道下的仿真系统结构。仿真系统的Turbo编码器由2个相同的分量编码器通过交织器并行级联而成，编、译码器中所用的交织器为随机交织器，SISO译码算法采用Log—MAP算法，通过计算机仿真，对RSC结构、交织器长度、凿孔和循环迭代次数等主要因素进行分析。结果表明：由于Turbo码很好利用迭代译码方法以及香农信道编码定理中的随机性编码译码条件，在AWGN信道的低倍噪比条件下Turbo码能发挥良好性能。     

矢量多载波多元差分混沌移位键控在水声信道下的性能研究

水声信道具有严重的时频双选择衰落特性,使得设计性能稳健的水声通信系统极为困难。为了克服水声信道时频双选择衰落带来的信道难以跟踪的挑战,提出一种采用非相干检测的多载波混沌通信系统,该系统基于差分混沌移位键控,将参考信号以及经扩频调制的信息承载信号当作矢量组,对这些矢量组进行离散傅里叶逆变换(inverse discrete Flourier transform, IDFT)完成多载波调制,经串-并转换后输出。在时频双选择性衰落信道下的仿真表明该系统具有良好的抗多普勒频移的特性,此外,在仿真水声信道和实测水声信道下的实验结果表明,该系统在水声信道下能够获得稳健的性能,相对于已有的多载波多元差分混沌调制方案,具有更好的抗时频双选择衰落的性能。     

具有不等差错保护特性的Raptor码研究

提出一种新的构造具有不等差错保护(UEP)特性的Raptor码方案,联合优化UEP-LDPC码和UEP-LT码改善重要信息比特(MIB)的性能,推导了构造码在二进制删除信道(BEC)上的密度进化(DE)公式.使用DE公式,优化了构造的UEP-Raptor码.仿真结果表明,相比UEP-Raptor码,作者构造的码对MIB和次要信息比特(LIB)都能提供更好的性能.