[發明專利]用于水聲通信的聯合均衡與Raptor譯碼算法

有效

• 申請號: 201911293998.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111162872B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉志勇;柯淼;李博;譚周美
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/03
• 代理公司: 威?？菩菍＠聞账?37202
• 代理人: 初姣姣

本發明涉及一種用于水聲通信的聯合均衡與Raptor譯碼算法，其特征在于接收到的序列y進入MMSE線性均衡器，首先進行LMS均衡，前饋濾波抽頭向量為P；均衡后的序列為s，對其進行軟解調，即求其對數似然比，z₀為序列所攜帶的軟信息；然后進入由LDPC和LT譯碼器共同組成的Raptor譯碼器中進行迭代譯碼，Raptor譯碼器中采用全局迭代譯碼算法，使得軟信息可以在兩個譯碼器中進行傳遞，當迭代達到一定次數后進行硬判決，同時輸出更新后的信息；更新后的信息返回MMSE線性均衡器用于對均衡器進行系數更新，本發明與現有技術相比，能夠有效改善誤碼率性能、降低冗余率進而提高信道帶寬利用率。

技術領域：

本發明涉及水聲通信技術領域，具體的說是一種能夠有效改善誤碼率性能、降低冗余率進而提高信道帶寬利用率的用于水聲通信的聯合均衡與Raptor譯碼算法。

背景技術：

近年來，隨著海洋開發和海洋安全的日益重要，水聲通信作為其基礎支持之一，越來越受到人們的重視。在復雜多變的水下環境中，水聲信道(UAC)受各種因素的影響，極其復雜，具有多徑嚴重，傳輸延遲大等特點，給水聲通信的實現帶來了挑戰。

考慮到傳統機制如自動重傳(ARQ，automatic repeat request) 反饋延遲長，一類新的信道編碼-噴泉嗎(Fountain codes，FCs)，開始用于UAC的信息傳輸。噴泉碼可由給定的源信息生成無限長的編碼符號流。收信端只要收到足夠數量的編碼后即可恢復出全部傳輸的信息，信道條件好需要的編碼符號少，相反則需要的編碼符號多，因此，編碼的速率是不固定的，稱之為無速率。噴泉碼有兩個主要的類別，即Luby變換(LT)和Raptor碼。相關研究表明，Raptor碼是通過串行級聯LT碼與高速率低密度奇偶校驗(LDPC)碼構成的，并且在編碼和解碼過程的復雜性上優于LT碼。因此，Raptor代碼可以幫助恢復LT代碼無法恢復的發送符號。同時，隨著Turbo均衡的出現，由于其能改善性能，turbo檢測方案在水聲通信中的應用受到了廣泛的關注。與傳統的單次均衡相比，turbo均衡通過不斷地迭代，具有更強的檢測能力。文獻[Tai,Y.P.H.；Wang,B.；Wang,H.X.；Wang,J.A novel LT-Turboequalization for long-range deep-water coustic communication.SCIENTIA SINICAPhysica, MechanicaAstronomica,2016,46,96-103]提出了一種LT-Turbo 均衡方法，在迭代過程中對自適應線性均衡和LT碼譯碼進行了聯合優化。但目前對聯合均衡和Raptor譯碼算法的研究還未展開。

發明內容：

本發明為了進一步改善水聲通信系統性能，提出了一種可同時實現自適應均衡和Raptor譯碼的用于水聲通信的聯合均衡與Raptor譯碼算法。

本發明通過以下措施達到：

一種用于水聲通信的聯合均衡與Raptor譯碼算法，其特征在于接收到的序列y進入MMSE線性均衡器，首先進行LMS均衡，前饋濾波抽頭向量為P；均衡后的序列為s，對其進行軟解調，即求其對數似然比，z₀為序列所攜帶的軟信息；然后進入由LDPC和LT譯碼器共同組成的Raptor譯碼器中進行迭代譯碼，Raptor譯碼器中采用全局迭代譯碼算法，使得軟信息可以在兩個譯碼器中進行傳遞，當迭代達到一定次數后進行硬判決，同時輸出更新后的信息；更新后的信息返回MMSE線性均衡器用于對均衡器進行系數更新。

本發明所述Raptor譯碼器中進行迭代譯碼過程如下：對所有的中間節點i以及與其相連的編碼節點o，從編碼節點傳到中間節點的信息為

對所有的編碼節點以及與其相連的o中間節點i，

而從中間節點i傳到變量節點v的信息是