水声通信迭代均衡的研究及在水声Modem中的应用

论文摘要

随着人们对海洋活动需求和能力的提升,人们也越来越重视水声通信的研究,但由于水声信道的特殊性,即具有大时延和时变性,使得高速率的可靠数据传输更加困难。本文针对水声信道所引起的多途扩展,由Turbo码衍生的各种迭代均衡译码结构,研究了迭代均衡译码技术的性能以及在Modem中的应用。本文首先从理论上研究了实现信号可靠传输的信道编码技术以及均衡技术,比较了信道纠错码中卷积码与Turbo码以及各种译码方式的性能,分析了均衡技术中线性均衡器与判决反馈均衡器的性能以及更新滤波器系数的算法性能,选择适合水声信道的编码方式以及均衡器进行了仿真研究。进一步比较研究了 Turbo码级联判决反馈均衡器(Decision Feedback Equalizer,DFE)均衡译码以及基于最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)的线性Turbo均衡译码,级联结构无法在复杂的信道条件下无法达到理想纠错性能,基于MMSE的Turbo均衡结构需要精确的信道估计,针对前两种结构所存在的问题在此基础上进一步提出了基于递推最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法的DFE与递归系统卷积码(Recursive Systematic Convolution Code,RSC)码、Turbo 码迭代均衡译码。由于DFE存在误差传递的问题,进一步提出了改进的基于RLS算法的软判决反馈均衡器(Soft Decision Feedback Equalization,SDFE)与 RSC 码、Turbo码迭代均衡译码以及逐符号迭代译码。通过在时不变信道、时变信道下的仿真研究,对比分析了正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)调制方式下的误码性能,基于RLS算法的SDFE与RSC码、Turbo码迭代均衡译码能有效的消除DFE所带来的误差传递,但是在低信噪比条件下仍然存在该问题,而逐符号迭代译码结构在低信噪比条件下能取得更好误码性能。最后通过水池实验对迭代均衡译码方式进行了可靠性对比分析验证仿真结果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 课题背景及意义
•   1.2 水声信道及水声迭代均衡技术
•     1.2.1 水声信道特性
•     1.2.2 水声信道估计及迭代均衡技术
•     1.2.3 Turbo码结构
•   1.3 论文主要工作
• 2 译码算法及信道均衡技术
•   2.1 译码算法性能分析
•     2.1.1 最大后验概率译码
•     2.1.2 维特比译码算法
•   2.2 译码算法MAP、Log-MAP、SOVA比较分析
•   2.3 自适应均衡器分类
•     2.3.1 线性均衡器
•     2.3.2 判决反馈均衡器
•     2.3.3 典型均衡算法
•     2.3.4 LMS算法与RLS算法比较分析
•   2.4 本章小结
• 3 信道编码及信道均衡技术
•   3.1 软件发射接收机
•   3.2 判决反馈均衡器级联Turbo码
•   3.3 基于RLS算法的DFE与RSC码、Turbo码迭代均衡译码
•   3.4 基于RLS算法的SDFE与RSC码、Turbo码的迭代均衡译码
•   3.5 逐符号迭代均衡译码
•   3.6 本章小结
• 4 Turbo码及迭代均衡的仿真研究
•   4.1 Turbo码、RSC码及判决反馈均衡器仿真研究
•     4.1.1 Turbo码和RSC码在AWGN信道下的仿真
•     4.1.2 不同约束长度的Turbo码性能
•     4.1.3 DFE与SDFE均衡性能仿真
•     4.1.4 Turbo码级联DFE均衡仿真
•   4.2 迭代均衡译码仿真研究
•     4.2.1 基于MMSE的Turbo均衡仿真
•     4.2.2 RSC码与DFE和SDFE的迭代均衡译码仿真
•     4.2.3 Turbo码与DFE和SDFE的迭代均衡译码仿真
•     4.2.4 逐符号迭代均衡译码仿真
•   4.3 本章小结
• 5 实验数据处理及分析
•   5.1 实验系统组成
•   5.2 实验数据分析
• 6 总结与展望
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 鲁泓颍

导师: 瞿逢重

关键词: 水声通信,判决反馈均衡器,迭代均衡,逐符号迭代译码

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 海洋学,电信技术

单位: 浙江大学

基金: 国家自然科学基金优秀青年科学基金“水声通信”,声呐技术重点实验室基金“分布式多传感器检测方法研究”

分类号: P756.6;TN929.3

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000215

总页数: 89

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