基于最小误码率准则的水下通信Turbo接收系统及方法_2

文档序号:9891364阅读:来源:国知局
列a即为最终所需的二进制数据结果。
[0054] 进一步地,所述交织模块采用的32位的随机交织编码。
[0055] 本发明的第二个目的通过下述技术方案实现:
[0056] 7-种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收方法,所述接收方法具体包括下 述步骤:
[0057] S1、接收到来自水声多径信道的信号η,初始化最小误码率均衡器模块的滤波器 系数,设置控制参数〇、β、μ的值W及化rk)迭代次数;
[005引S2、根据最小误码率的迭代算法,对均衡单元对接收到的信号进行自适应滤波; [0059] S3、解映射单元计算估计的符号概率,根据BPSK调制方式将估计符号概率转化为 比特概率LE(xk)并解交织后将其输出到MAP译码器模块,具体计算和解映射完成如下:
[0063] S4、MAP译码器模块根据backward/forward算法,将最小误码率均衡器模块输出的 比特软信息LE(xk)作为先验概率信息进行MAP软译码,并输出用于反馈的比特外信息Ld (bk);
[0064] S5、将MAP译码器模块输出的用于反馈的比特外信息LD(bk)进行交织得到LD(xk), 将LdU)硬判决得到新的符号序列1,其中硬判决方式如下:
[0065]
(9)
[0066] 将所得的b序列进行BPSK调制,可W得到新的符号序列S' ;
[0067] S6、将得到的新符号序列s'作为训练序列输入到均衡单元,均衡单元在训练模式 下进一步更新滤波器系数;
[0068] S7、均衡单元重新返回步骤S2进行处理,直到迭代次数等于预先设定的迭代次数, MAP译码器模块输出用于判决的比特外信息LD(ak),与译码模块相连的判决器将进行硬判决 输出,判决方式如下:
[0069]
(11)
[0070] 所得的序列a即为最终的二进制数据结果。
[0071] 进一步地,所述步骤S2、根据最小误码率的迭代算法,对均衡单元对接收到的信号 进行自适应滤波的处理过程如下:
[0072] 由公式(1),利用当前均衡器滤波系数对接收信号η进行滤波产生滤波输出信号 由公式(3),从滤波器输出信号马_&、导频序列中的期望信号Sk_D计算出误码指示信 号Ik;由公式(2),根据当前滤波器系数Ck、步长U、误码指示信号Ik、均衡器输入信号~拟及 期望信号Sk-D+l,更新滤波器系数,如此自适应迭代多次,直到均衡单元系数收敛后停止迭 代,输出每一个估计信号到解映射单元中;其中,公式(1)(2)(3)分别为:
[0076] 其各标号的含义如下:
[0077] 4_。:滤波器子单元输出信号;
[0078] k:时隙下标,代表当前时刻;
[0079] T:表示矩阵的转置;
[0080] D:均衡器输出信号相对于发送端导频信号的延时,为不大于信道记忆长度的正整 数;
[0081 ] ck:由当前时刻均衡器滤波系数组成的列矢量;
[0082] η:由接收信号组成的列矢量,其元素的排列从当前时刻开始,按时间递减排序;
[0083] U:取值范围(0.01,0.5),用于控制滤波系数的调整步长;
[0084] Ik:误码指示单元输出的误码指示信号;
[0085] β:用于控制映射关系的常数;
[0086] sk-D:发送端导频信号中的期望信号,当该期望信号能获取时,所述最小误码率均 衡模块进入训练模式,否则,用餐_0的判决符号替代。
[0087] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0088] 本发明直接基于最小误码率设计水声信道均衡器,采用化rbo结构,均衡器和信道 解码器之间迭代交换软信息,Turbo接收机的均衡器在每一次迭代中基于最小误符号率准 则更新。具有灵活性高、均衡效果好等优点。
【附图说明】
[0089] 图1是本发明中化rbo接收系统的结构示意图;
[0090] 图2是本发明接收系统中最小误码率均衡模块的结构示意图;
[0091] 图3是本发明的最小误码率均衡模块中滤波器结构示意图;
[0092] 图4是matlab仿真所用的水声信道的信道响应示意图;
[0093] 图5是在水声信道下本发明基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收机的误码 性能在不同的化rbo迭代次数下的比较结果。
【具体实施方式】
[0094] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,W下参照附图并举实施例对 本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明,并不用 于限定本发明。
[0095] 实施例一
[0096] 请参见图1,图1是本实施例中化rbo接收系统的结构示意图。下面结合图1,具体阐 述说明一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统,该系统具体包括下列模块:
[0097] 1、最小误码率均衡模块
[0098] 最小误码率均衡模块的结构如图2,所述最小误码率均衡模块主要包括均衡单元、 误码指示单元、解映射单元。该最小误码率均衡模块实现基于线性最小误码率准则的信道 均衡。
[0099] 首先滤波器对当前时刻接收信号rk进行滤波,得到输出信号^_&;误码检测指示 单元的处理结果为将前一次滤波输出信号胃0映射成误码检测指示信号,作为均衡模块参 数调整的基准;所述的系数更新单元依据均衡模块接收到的信号rw、导频信号中的期望信 号W及误码检测指示模块处理结果将当前滤波系数Ck更新为Ck+l,其中k表示当前时刻。最 终计算得到发送符号的估计值序列S,符号估计值服从高斯分布,可W转化为估计符号概 率,通过解映射单元解映射后可W得到比特软信息输出。
[0100] 1. 1、均衡单元:包括滤波器子单元和系数更新子单元,其中,所述滤波器子单元对 当前接收信号η进行滤波,得到滤波器子单元输出信号.i_&,然后所述系数更新子单元依 据接收到的信号η、导频信号Sk-oW及误码指示信号Ik将当前滤波系数Ck更新为Ck+l。具体运 算方式如下:
[0103] 其各标号的含义如下:
[0104] 马-_〇 ;滤波器子单元输出信号;
[0105] k:时隙下标,代表当前时刻;
[0106] T:表示矩阵的转置;
[0107] D:均衡器输出信号相对于发送端导频信号的延时,为不大于信道记忆长度的正整 数;
[0108] ck:由当前时刻均衡器滤波系数组成的列矢量;
[0109] η:由接收信号组成的列矢量,其元素的排列从当前时刻开始,按时间递减排序;
[0110] U:取值范围(0.01,0.5),用于控制滤波系数的调整步长;
[0111] Ik:误码指示单元输出的误码指示信号;
[0112] 1.2、误码检测指示单元:基于最小误码率准则推导得到,将当前滤波器子单元输 出信号映射成误码检测指示信号Ik,作为均衡模块参数调整的基准,对应关系如下:
[0113]

[0114] 其各标号的含义如下:
[0115] β:用于控制映射关系的常数;
[0116] Sk-D:发送端导频信号中的期望信号,当该期望信号能获取时,所述均衡模块进入 训练模式,否则,用备的判决符号替代;
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