[发明专利]一种远程水声通信方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种远程水声通信方法，基于差分编码的解调译码联合迭代检测，属于水声通讯领域。

背景技术：

在远程水声通信系统中，码间干扰直接影响通信结果的可靠性。远程水声信道的多径干扰严重，为了提高通信可靠性必须提高抗干扰的能力，对信号进行解调译码联合迭代处理是一种有效手段。

目前国内外的远程水声通信系统广泛采用解调译码联合迭代处理，其方法是相位键控（PSK）解调和奇偶校验码（LDPC）译码联合迭代技术，将其用于远距离水声通信中的不足之处是：由于收发两端的载频存在频差，并且收发两端相对运动而产生多普勒频移，从而导致接收信号相位模糊，而PSK调制对相位模糊和相位突变很敏感。

2002年《Bit-interleaved Coded Modulation with Iterative Decoding and8PSK Signaling》一文中提出了采用8PSK调制和卷积码译码联合迭代技术，其方法是采用理想交织降低接收符号中比特的相关性，用卷积码译码器反馈的概率信息降低8PSK解调的模糊，用8PSK解调器输出的概率信息降低误码率，将其用于远距离水声通信中的不足之处是：由于水声信道中波浪起伏产生噪声是常见的突发噪声，而卷积码和RS码纠正随机错误的能力很好，但纠正水声信道中突发错误的能力不好，所以译码后仍有高误码率。

2010年薛睿在《基于Turbo迭代算法LDPCC-CPM系统接收机设计》一文提出了采用连续相位调制(CPM)解调和LDPC译码联合迭代技术，其方法是：引入Turbo迭代检测机制，使CPM解调器和LDPC译码器构成一个软输入软输出模块,将其用于远距离水声通信中的不足之处是：水声信道是一个频率选择性衰落信道,码间干扰严重,超网格均衡是消除LDPCC-CPM系统中码间干扰的一种有效手段,但其复杂性随着超网格的状态数指数倍增长,难以实时实现并应用于工程实际。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种远程水声通信方法，在四进制相移键控（QPSK）解调和LDPC译码联合迭代闭环回路中，通过引入差分编码器和差分译码器，来实现四相相对移相键控（DQPSK）解调和LDPC译码的联合迭代，从而提高纠错能力。它既能够弥补PSK解调和卷积码译码联合迭代技术在水声通信中应用的不足，又具有工程可行性，进一步降低远程水声通信的误码率。

本发明提供了一种远程水声通信方法，其目的的实现包括如下步骤：

（1）在通信发信机端，对信源信号进行LDPC编码和差分编码，对编码后的码元进行QPSK调制步骤；

（2）将（1）中得到的已调信号用Walsh序列直接扩频调制以适应远程水声信道特点；

（3）在通信收信机端，用本地Walsh序列对接收信号进行相干解扩步骤；

（4）在通信收信机端，将（3）中得到的解扩信号输入到解调译码软输入软输出模块（由QPSK解调器,差分编码器,LDPC译码器和差分译码器构成），首先用QPSK解调器进行解调步骤；

（5）将（4）中得到的解调信号进行差分译码步骤；

（6）将（5）中得到的信号输入到LDPC译码器，进行软译码步骤；

（7）将（6）中得到的译码信号减去（5）中得到的信号后，进行差分编码步骤；

（8）将（7）中得到的信号作为先验信息输入到QPSK解调器，在闭环回路完成一次联合迭代；

（9）将（8）中得到的信号减去（7）中得到的信号后，进行差分译码步骤；

（10）将（9）中得到的信号输入到LDPC译码器，实现软译码步骤，若误码率性能达到要求，则输出信号到信宿，否则仿照步骤（7）继续下一轮迭代。

在步骤（4）中，解调过程如下：设q表示第q次外迭代（即解调器和译码器之间的迭代），D→L表示反馈信息从解调器到LDPC译码器，D←L表示反馈信息从LDPC译码器到解调器，变量L表示所有的反馈信息，为第q-1次迭代中译码器反馈给解调器的第i个比特的外信息，计算如下：