[發明專利]一種自適應turbo均衡方法及均衡器，水聲通信系統

有效

• 申請號: 201610028770.6
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105553903B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 武巖波;朱敏;房小芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

本發明涉及一種自適應turbo均衡方法及均衡器，水聲通信系統，該方法包括以下步驟：根據接收的符號序列r(i)和先驗符號均值矢量計算初步符號估計值根據初步符號估計值和先驗符號方差v(i)，計算先驗方差反饋的符號估計值根據先驗方差反饋的符號估計值通過計算得到各符號的輸出對數似然比LLR。通過先驗符號信息映射得到先驗符號均值和先驗符號方差。本發明較好地利用SISO譯碼器輸出的先驗符號信息，提高時變多徑下的通信性能，降低信噪比門限。

技術領域

本發明涉及水聲信道通信領域，尤其涉及一種自適應turbo均衡方法及均衡器，水聲通信系統。

背景技術

水聲信道的多徑效應造成碼間干擾，嚴重影響水聲通信的性能。一般在接收機中會采用均衡器來消除碼間干擾，均衡利用了迭代均衡的思想，通過譯碼器向均衡器傳遞外信息，以此作為均衡器的先驗信息，使得均衡結果更加可靠。

采用turbo均衡進行糾錯譯碼和均衡的迭代處理，將信息比特序列的軟信息在軟輸入軟輸出(SISO:soft-input soft-output)均衡器和SISO譯碼器之間進行多次迭代，可以達到抑制碼間干擾的目的。如果信道沖激響應已知且不變，進行turbo均衡處理時，可將SISO譯碼器的輸出信息映射為逐個符號的先驗符號方差，結合信道沖激響應在每個符號時刻進行矩陣求逆得到SISO均衡器的系數。

然而，由于水面的起伏、水體擾動以及通信裝置的移動，水聲信道的信道沖激響應是未知且時變的，現有的實用turbo均衡方法為自適應turbo均衡方法，SISO均衡器的抽頭系數通過直接自適應算法得到，抽頭系數在相鄰符號之間變化很小，因而忽略了先驗符號方差序列的時變性，導致turbo均衡性能的惡化。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠克服上述問題的自適應turbo均衡方法及均衡器，水聲通信系統。

為實現上述目的，一方面，本發明提供了一種自適應turbo均衡方法，該方法包括以下步驟：

根據接收的符號序列r(i)和先驗符號均值矢量計算初步符號估計值根據初步符號估計值和先驗符號方差v(i)，計算先驗方差反饋的符號估計值根據先驗方差反饋的符號估計值通過計算得到各符號的輸出對數似然比LLR。

優選地，初步符號估計值通過以下公式得到：

其中，w₁(i)為前向濾波器的抽頭系數，w₂(i)為先驗均值反饋濾波器和先驗方差反饋濾波器的抽頭系數，i表示時刻。

優選地，抽頭系數w₁(i)、w₂(i)通過最小均方誤差LMS均衡算法更新，具體通過以下公式得到：

w₁(i+1)＝w₁(i)+μe(i)r(i)

其中，μ為自適應算法的步長，e(i)為判決所得的符號的誤差值；

e(i)通過以下公式得到：

其中，為對先驗方差反饋的符號估計值進行判決得到的符號判決估計值，L₁為前面的訓練符號數。

優選地，先驗方差反饋的符號估計值通過以下公式得到：

其中，為方差反饋變量序列矢量。

優選地，方差反饋變量序列矢量，通過以下公式得到：

其中，f(i)為方差反饋變量序列，為先驗符號方差的時間平均值。