器模块输出的用于判决的所述软信息LD(a〇进行判 决得到二进制结果序列i。2. 根据权利要求1所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统，其特征 在于， 所述最小误码率均衡模块包括均衡单元、误码指示单元、解映射单元;其中，所述均衡 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rk进 行滤波，得到滤输出信号，然后所述系数更新子单元依据接收到的信号rk、导频信号 Sk-DW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：其各标号的含义如下： ;滤波器子单元输出信号； k:时隙下标，代表当前时刻； T:表示矩阵的转置； 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； Ck:由当前时刻均衡器滤波系数组成的列矢量； rk: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； U:取值范围(0.01,0.5)，用于控制滤波系数的调整步长； Ik:误码指示单元输出的误码指示信号； 所述误码检测指示单元，基于最小误码率准则将所述滤波器子单元输出信号映射 成误码检测指示信号Ik,作为所述最小误码率均衡模块参数调整的基准，对应关系如下： /, -{tanh(/?.v,, ")-.s'； ,,)/2 (3) 其各标号的含义如下： e:用于控制映射关系的常数； 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，用毎_&的判决符号替代； 所述解映射单元，用于对所述均衡单元完成自适应滤波后的输出信号起进行符号概率 计算并转化为比特概率，具体计算和解映射完成如下： 符号概率：符号概率转比特概率：其各标号的含义如下： S: BPSK调制后的符号，取值为+1或-1; Xk:第k个交织后信源的比特符号； UM:计算第k个符号的概率时的高斯分布函数的均值，运里UM = S; <;计算第k个符号的概率时的高斯分布函数的方差，运里为M C M2O2,C是均衡单元自 适应迭代完成后的滤波器系数。3. 根据权利要求1所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统，其特征 在于，所述MAP译码器将所述软信息LE(bk)作为最大后验概率算法中的先验信息，W如下形 式转化为先验概率：(6) 其中，bk表示第k个交织前的信源的比特符号b取值为1或0,得到该先验概率后，根据经 典的backward/forward递归算法计算后验概率P(bk = b I r)，其中r表示接收到的所有数据， 根据MAP算法译码得到用于判决的软信息LD(a〇，形式如下：扔 输出的用于反馈的软信息LD(bk)形式如下：巧)。4. 根据权利要求1所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统，其特征 在于，所述映射模块对所述软信息LD(Xk)硬判决并进行BPSK调制后得到新的符号序列s'，其 中所述硬判决方式如下： (9) 所述BPSK调制方式如下： 1-1，=O (10) O5. 根据权利要求1所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统，其特征 在于，所述判决模块对所述MAP译码器模块输出的用于判决的软信息LD(a〇进行硬判决，判 决方式如下： 。P，^心。(） "1、 a. =i (11) [化 所得的序列a即为最终所需的二进制数据结果。6. 根据权利要求1所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收系统，其特征 在于，所述交织模块采用的32位的随机交织编码。7. -种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收方法，其特征在于，所述接收方法具 体包括下述步骤： 51、 接收到来自水声多径信道的信号rk，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D、e、y的值W及化rk)迭代次数； 52、 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； 53、 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： 符号概率：（4) 符号概率转比特概率：54、 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); 55、 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Ld (Xk)硬判决得到新的符号序列b，其中硬判决方式如下： 。[0，M.、-,;)<〇 ' 将所得的b序列进行BPSK调制，可W得到新的符号序列S ' ； 56、 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； 57、 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(a〇,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： 4 Jl' 左含。 (11) |0，L,,，K)<〇 所得的序列i即为最终的二进制数据结果。8.根据权利要求7所述的一种基于最小误码率准则的水下通信化rbo接收方法，其特征 在于， 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： 由公式（1)，利用当前均衡器滤波系数对接收信号rk进行滤波产生滤波输出信号 由公式(3)，从滤波器输出信号、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rwW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： 其各标号的含义如下：马__& ;滤波器子单元输出信号； k:时隙下标，代表当前时刻； T:表示矩阵的转置； 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； Ck :由当前时刻均衡器滤波系数组成的列矢量； rk: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； U:取值范围(0.01,0.5)，用于控制滤波系数的调整步长； Ik:误码指示单元输出的误码指示信号； e:用于控制映射关系的常数； 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，用旬的判决符号替代。
【专利摘要】本发明提供了一种基于最小误码率准则的水下通信Turbo接收系统及方法，即SISO均衡器使用的是最小误码率准则，将Turbo码的前级译码器结构替换为SISO均衡器，将均衡器输出的外部软信息与译码器输出的外部软信息进行循环迭代。所述接收系统包括：最小误码率均衡模块、解交织模块、MAP译码器模块、判决模块、交织模块以及映射模块。本发明直接基于最小误码率设计水声信道均衡器，采用Turbo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。
【IPC分类】H04L25/03
【公开号】CN105656823
【申请号】
【发明人】陈芳炯, 钟晓辉, 刘靖, 季飞, 余华
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月27日