基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，系统包括：发射端装置，用于将初始序列进行极化码编码和调制处理，得到OFDM信号，并发射包含OFDM信号的声波；接收端装置，用于在水声信道接收包含噪声的声波，并将包含噪声的声波进行模数转换、混合信道估计、均衡、解调和极化码译码，得到译码序列；本发明专利技术实施例在发射端采用基于高斯近似改进法构造极化码的编码技术可根据水声信道特点，形成不同的传输编码方案，使得整个通信系统在不同信道条件下具有环境适应性，在接收端采用混合信道估计，提高信道估计准确性，将混合信道估计模块、均衡器与极化码译码器级联，构成循环迭代运算，提高整个通信系统的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统


[0001]本专利技术涉及水声通信
，尤其涉及的是基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统。

技术介绍

[0002]虽然水声通信中Polar码的研究取得一定的研究进展，但由于水声信道与B
‑
DMC信道，高斯信道等有很大差别，现有方法构造的Polar码在水声通信中可能无法获得足够的性能，因此，根据水声信道特点，结合具体的通信方式构造性能优异的Polar码有重要意义。
[0003]因此，现有技术还有待改进和发展。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，旨在解决现有技术中构造的Polar码在水声通信中可能无法获得足够的性能的问题。
[0005]本专利技术解决问题所采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供一种基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，其中，所述系统包括：发射端装置，用于将初始序列进行极化码编码和调制处理，得到OFDM信号，并发射包含OFDM信号的声波；其中，所述极化码基于高斯近似改进法构造；接收端装置，用于在水声信道接收包含噪声的声波，并将包含噪声的声波进行模数转换、混合信道估计、均衡、解调和极化码译码，得到译码序列；其中，所述接收端装置中的极化码译码器与混合信道估计模块、均衡器级联，形成循环迭代。
[0006]在一种实现方式中，所述发射端装置包括：第一极化码编码器，用于采用高斯近似改进法构造的极化码对初始序列进行编码，得到编码信号；第一信道调制器，用于对所述编码信号进行QPSK调制；OFDM调制器，用于对QPSK调制后的信号进行OFDM调制；数模转换器，用于将数字信号转换成模拟信号；发射换能器，用于在水声信道发射声波。
[0007]在一种实现方式中，所述接收端装置包括：接收换能器，用于在水声信道接收声波；模数转换器，用于将模拟信号转换成数字信号；混合信道估计模块，用于将基于导频信号的信道估计方式与块间处理的信道估计方式融合后进行信道估计；其中，所述块间处理的信道估计方式为根据前一个OFDM块的信道估计结果来进行当前OFDM块的译码；信道均衡器，用于对信道的特性进行补偿；
OFDM解调器，用于对信道均衡器输出的信号进行OFDM解调；信道解调器，用于对OFDM解调器解调后信号进行QPSK解调；极化码译码器，用于对信道解调器输出的信号进行译码；第二极化码编码器，用于将所述极化码译码器译码后的信号进行重编码；第二信道调制器，用于将所述极化码编码器编码后的信号进行QPSK调制；块间处理的信道估计模块，用于根据前一个OFDM块的信道估计结果来进行当前OFDM块的译码。
[0008]第二方面，本专利技术实施例还提供一种基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法，其中，采用高斯近似改进法构造的极化码对初始序列进行编码包括：对OFDM水声系统的信道进行仿真，确定所述信道具有信道高斯近似准则；其中，所述高斯近似准则用于表征信道具有高斯近似的特性；基于高斯近似准则的信道构造极化码，并对初始序列进行编码。在一种实现方式中，所述对OFDM水声系统的信道进行仿真，确定所述信道具有信道高斯近似准则包括：对OFDM水声系统的水声信道进行仿真，确定每个子载波包含复高斯随机噪声；根据所述复高斯随机噪声，得到每个子载波的噪声方差；将所有每个子载波的噪声方差进行求和平均，得到信道的噪声方差；根据信道的噪声方差，确定所述信道具有信道高斯近似准则。
[0009]在一种实现方式中，所述根据所述噪声方差，确定所述信道具有信道高斯近似准则包括：发送导频信号，并在接收端装置对所述导频信号进行信道估计，得到每个子信道的预估信道传递函数；基于所述噪声方差和每个子信道的预估信道传递函数，确定所述信道具有信道高斯近似准则。
[0010]在一种实现方式中，所述信道包括若干子信道；所述基于高斯近似准则的信道构造极化码，并对初始序列进行编码包括：计算高斯近似准则的每个一阶子信道的若干对数似然比；递推计算每个N阶子信道的若干对数似然比的均值；将所有子信道的均值按照从大到小的顺序进行排序；将排序靠前的若干子信道作为信息位集合；获取生成矩阵；根据所述信息位的集合和所述生成矩阵，对所述初始序列进行编码。
[0011]在一种实现方式中，所述将基于导频信号的信道估计方式与块间处理的信道估计方式融合后进行信道估计包括：将接收信号从时域转换到频域，得到预处理信号；基于所述预处理信号中的导频信号对信道进行估计，得到当前OFDM符号对应的第一信道传递函数；获取前一个OFDM符号对应的译码信号；
根据前一个OFDM符号对应的译码信号，得到前一个OFDM符号对应的第二信道传递函数；将当前OFDM符号对应的第一信道传递函数和前一个OFDM符号对应的第二信道传递函数进行融合，得到混合信道传递函数。
[0012]在一种实现方式中，所述根据前一个OFDM符号对应的译码信号，得到前一个OFDM符号对应的第二信道传递函数包括：将前一个OFDM符号对应的译码信号进行极化重编码和信道调制，得到调制信号；根据所述调制信号和所述预处理信号对信道进行估计，得到第二信道传递函数。
[0013]在一种实现方式中，将初始序列进行极化码编码和调制处理之后包括：将进行极化码编码和调制处理后的初始序列进行符号映射、串并转换、子载波分配、导频插入、快速傅里叶逆变换、循环前缀的添加处理和并串转换。
[0014]在一种实现方式中，将包含噪声的声波进行模数转换、混合信道估计、均衡、解调和极化码译码包括：将包含噪声的声波进行模数转换、串并转换、循环前缀的移除处理、快速傅里叶变换、混合信道估计、均衡、导频的去除处理、并串转换、解调和极化码译码，得到译码序列。
[0015]第三方面，本专利技术实施例还提供一种智能终端，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行如上述任意一项所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法。
[0016]第四方面，本专利技术实施例还提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如上述中任意一项所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术实施例的系统包括：发射端装置，用于将初始序列进行极化码编码和调制处理，得到OFDM信号，并发射包含OFDM信号的声波；其中，所述极化码基于高斯近似改进法构造；接收端装置，用于在水声信道接收包含噪声的声波，并将包含噪声的声波进行模数转换、混合信道估计、均衡、解调和极化码译码，得到译码序列；其中，所述接收端装置中的极化码译码器与混合信道估计模块、均衡器级联，形成循环迭代。可见，本专利技术实施例中在发射端采用基于高斯近似改进法构造极化码的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，其特征在于，所述系统包括：发射端装置，用于将初始序列进行极化码编码和调制处理，得到OFDM信号，并发射包含OFDM信号的声波；其中，所述极化码基于高斯近似改进法构造；接收端装置，用于在水声信道接收包含噪声的声波，并将包含噪声的声波进行模数转换、混合信道估计、均衡、解调和极化码译码，得到译码序列；其中，所述接收端装置中的极化码译码器与混合信道估计模块、均衡器级联，形成循环迭代。2.根据权利要求1所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，其特征在于，所述发射端装置包括：第一极化码编码器，用于采用高斯近似改进法构造的极化码对初始序列进行编码，得到编码信号；第一信道调制器，用于对所述编码信号进行QPSK调制；OFDM调制器，用于对QPSK调制后的信号进行OFDM调制；数模转换器，用于将数字信号转换成模拟信号；发射换能器，用于在水声信道发射声波。3.根据权利要求1所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统，其特征在于，所述接收端装置包括：接收换能器，用于在水声信道接收声波；模数转换器，用于将模拟信号转换成数字信号；混合信道估计模块，用于将基于导频信号的信道估计方式与块间处理的信道估计方式融合后进行信道估计；其中，所述块间处理的信道估计方式为根据前一个OFDM块的信道估计结果来进行当前OFDM块的译码；信道均衡器，用于对信道的特性进行补偿；OFDM解调器，用于对信道均衡器输出的信号进行OFDM解调；信道解调器，用于对OFDM解调器解调后信号进行QPSK解调；极化码译码器，用于对信道解调器输出的信号进行译码；第二极化码编码器，用于将所述极化码译码器译码后的信号进行重编码；第二信道调制器，用于将所述极化码编码器编码后的信号进行QPSK调制；块间处理的信道估计模块，用于根据前一个OFDM块的信道估计结果来进行当前OFDM块的译码。4.一种如权利要求1
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3任一项所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法，其特征在于，采用高斯近似改进法构造的极化码对初始序列进行编码包括：对OFDM水声系统的信道进行仿真，确定所述信道具有信道高斯近似准则；其中，所述高斯近似准则用于表征信道具有高斯近似的特性；基于高斯近似准则的信道构造极化码，并对初始序列进行编码。5.根据权利要求4所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法，其特征在于，所述对OFDM水声系统的信道进行仿真，确定所述信道具有信道高斯近似准则包括：
对OFDM水声系统的水声信道进行仿真，确定每个子载波包含复高斯随机噪声；根据所述复高斯随机噪声，得到每个子载波的噪声方差；将所有每个子载波的噪声方差进行求和平均，得到信道的噪声方差；根据信道的噪声方差，确定所述信道具有信道高斯近似准则。6.根据权利要求5所述的基于高斯近似改进极化码的译码级联迭代水声通信系统的信号处理方法，其特征在于，所述根据所述噪声方差，确定所述信道具有信道高斯近似准则包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金秋，陈柔池，左大鸿，周佳琼，齐晓飞，赵志伟，赵庆超，张文博，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：