[发明专利]一种用于水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法

说明书

本发明公开一种水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法，以正交信号分复用调制方式为基础，推导了等效的输入输出模型，基于矩阵分解实现了信道矩阵中各个分块的对角化，并且推导出了各个分块内部的具体形式。并且设计了一种时域软判决反馈均衡器，本发明的方法仿真结果显示性能优于传统的最小均方误差均衡器(MMSE)。并通过仿真和实际试验数据对比验证了对于本发明提出的一种水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法块编码的性能要优于矢量编码，在理论上具有创新性；本发明的方法具有更好的性能，并且从实验数据中得到了验证。

技术领域

本发明属于水声通信领域，具体涉及一种用于水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法。

背景技术

水声信道由于以下三个主要原因：1)信道脉冲响应延长了过多的多径延迟扩展，在数百个符号周期内引起严重的符号间干扰；2)显著的时间变化和多普勒散射损害了可靠的信道跟踪和相干相位检测；3)有限的系统带宽使得高数据速率的水下声学通信变得困难。使得实现可靠的水下声学通信被认为是比较困难的。在整个水下声学通信中，高数据速率和可靠性始终是矛盾的对应物。正交信号分复用(OSDM)以及相应的均衡技术具有OFDM与SCM两种调制方式的优点，在水声通信中得到广泛的应用。通过对每个数据块的子向量执行编码，它享有灵活的资源管理，具有低峰值平均功率比(PAPR)，同时，OSDM固有地引入了矢量干扰(IVI)，这需要更精细的均衡器，每矢量编码和均衡将导致频谱和计算不足，其中数据块需要小于信道相干时间，尤其是对于水声(UWA)信道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种用于水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法，用于水声通信的OSDM每个矢量的软判决反馈均衡器(SDFE)，性能优于传统的最小均方误差均衡器(MMSE)。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种用于水声信道上正交信号分复用的软干扰消除Turbo均衡方法，该方法具体包括如下步骤：

S1：对于矢量编码或块编码方式，将信息比特通过交织编码的方式，映射到水下声学通信系统的交织编码，生成信息比特块或信息比特向量c；

S2：将S1得到的c进行星座点映射，得到基带调制符号矢量x_n＝[x_n，0，x_n，1，...，x_n，M-1]^T。

S3：根据标准OSDM调制步骤，将基带调制符号x_n，m映射到调制后的符号s_n′，m。

S4：在s_n′，m中增加循环前缀，并在接收端移除，获得等效基带接收信号r_k；

S5：根据OSDM解调过程，得到解调的数据块y，然后得到信道的输入输出关系y_n＝H_nx_n+z_n，其中y_n为y的子向量；

S6：根据S5得到的信道的输入输出关系，在第n个向量已被均衡之后，得到软判决用于子向量间的干扰重建，并从接收符号中移除；在移除子向量间的干扰效应后，将经过修正的接收信号块重新组合为y_n，设计在判决反馈模式下每个x_n对应的均衡器，根据所述的均衡器得到子向量的残差样本

S7：通过S6步骤的子向量的残差样本得到在当前turbo迭代时的x_n，m后验概率

S8：将S7得到的后验概率代入得到当前turbo迭代的子向量输出其中，表示将第n个子向量的先验平均值的第m个元素设置为0，其他元素保持不变的向量。

进一步地，所述的S1具体为：