纠错码在水声通信体制中的应用

论文摘要

水声信道是一种极其复杂多变的时-空-频变参信道,声线弯曲和界面反射引起的多途扩展导致了码间干扰。想要实现高速率、低误码率的水声通信,除了选择合适的传输模式、先进的信道均衡技术和增加发射功率等措施来增强系统的性能外,采用强有力的调制方式并结合信道编码技术是很有效的方法。信道编码可以进一步降低误码率,保证恶劣信道环境下的通信质量,纠错码在水声通信中有着很高的重要性。论文研究了包括RS码、卷积码、Turbo码、LDPC码在内的四种纠错码方案,根据Matlab仿真给出的性能曲线,通过不同参数的比较、分析,论述了码字的性能,最后给出了在选择、设计纠错编码方案时应该考虑的关键问题。正交频分复用（OFDM）技术频谱利用率高、抗多途能力强、无需均衡的特点,正好解决了高速水声通信中存在的带宽有限、强多途干扰、信道结构快速时变等问题,使其成为高速水声通信中的研究热点。论文结合同步、信道估计和降低峰值平均功率比等关键技术,在仿真实现OFDM系统的基础上,采用信道编码技术构建COFDM系统,对上面提到的四种纠错码分别进行仿真和水池试验。Pattern时延差编码（PDS）通信体制,以其占空比小、节省功耗、抗码间干扰能力强的优点,可以有效地降低多途衰落及噪声干扰,在水声通信领域有着很强的适用性。水声信号处理中的时间反转镜技术,可以在没有任何先验知识的情况下自适应匹配声信道,通过仿真给出单阵元被动式时间反转镜PDS通信系统性能。最后将前面提到的各种纠错编码方案与PDS相结合构成CPDS系统,针对仿真出的性能曲线展开分析,并进行水池试验。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水声通信的意义及发展概况
• 1.2 正交频分复用技术的发展及其在水声通信中的应用
• 1.3 Pattern时延差编码水声通信体制概述
• 1.4 水声通信信道编码技术概述
• 1.5 论文内容安排
• 第2章 信道编码技术研究
• 2.1 信道编码的基本概念
• 2.1.1 纠错码分类
• 2.1.2 最大似然译码和纠错码的基本概念
• 2.1.3 信道编码定理
• 2.2 RS码原理简介
• 2.2.1 RS码编码原理
• 2.2.2 RS码译码原理
• 2.2.3 RS码性能仿真
• 2.3 卷积码原理简介
• 2.3.1 卷积码编码原理及编码器结构
• 2.3.2 卷积码译码原理
• 2.3.3 卷积码性能仿真
• 2.4 Turbo码原理简介
• 2.4.1 Turbo码编码器组成
• 2.4.2 Turbo码译码原理
• 2.4.3 Turbo码性能仿真
• 2.5 LDPC码原理简介
• 2.5.1 LDPC码编码原理及因子图表示
• 2.5.2 LDPC码译码原理
• 2.5.3 LDPC码性能仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 OFDM正交频分复用技术
• 3.1 OFDM基本原理
• 3.1.1 OFDM基本原理简介
• 3.1.2 OFDM信号正交性分析
• 3.1.3 OFDM系统组成
• 3.2 OFDM关键技术研究
• 3.2.1 同步技术
• 3.2.2 信道估计
• 3.2.3 峰值平均功率比
• 3.3 OFDM系统模型及仿真结果分析
• 3.3.1 OFDM系统实现方案
• 3.3.2 OFDM系统参数设计与仿真结果分析
• 3.4 COFDM水声通信技术研究
• 3.4.1 不同编码通信系统性能对比
• 3.4.2 试验结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 Pattern时延差编码通信体制
• 4.1 Pattern时延差编码通信原理
• 4.1.1 PDS体制编码原理
• 4.1.2 PDS体制译码原理
• 4.1.3 Pattern码型选取
• 4.2 时间反转镜技术在水声通信中的应用
• 4.2.1 时间反转镜原理
• 4.2.2 时间反转镜PDS通信系统
• 4.3 计算机仿真实验
• 4.4 CPDS水声通信技术研究
• 4.4.1 不同编码通信系统性能对比
• 4.4.2 试验结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢