买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：青岛科技大学

摘要：本发明提供了一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法，属于水下通信技术领域。本发明采用不需CSI的酉空时调制，实现了通信的高可靠性；采用MIMO技术，获取大规模阵列提供的功率增益和多径分集增益，显著提升系统的功率效率和频谱效率，提高系统的传输速率和传输距离。采用LDPC编码可以在不降低编码性能的情况下同时降低硬件的实现复杂度，所提酉空时解调器和LDPC译码器间的联合迭代算法可有效提高系统性能。本发明具有超低速、抗干扰和高可靠性的特点。

主权项：1.一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：发射信号，信号转化为二进制信息比特位，再进行LDPC编码，将编码后的数据映射到酉矩阵星座集；所述S1包括：S1-1：表示为x＝{x1,…,xk}的k个二进制信息比特位首先由一个码率为R＝k的LDPC编码器将其编码为长度为n的码字c＝{c1,…,cn}；这里k表示信息位长度，LDPC编码后的信息比特位长度表示为n；S1-2：依次从n长的码字序列中取出q个比特，在每个时间块T内，将这q个比特根据某种映射规则映射成一个T×M的Φl矩阵信号，Φl是L＝2q个酉矩阵星座集Ω＝{Φ1,…,ΦL}中的任意一个，l＝1,...L，M是发射换能器数，从q个比特到一个Φl矩阵信号点的映射是Gray映射；S2：将所述映射得到的酉矩阵信号送入发送水声换能器，经过水声信道到达接收端，接收端采用USTM解调器计算在接收信号序列和LDPC译码器传输的先验信息μ条件下的对数似然比软信息，从后验对数似然信息中提取先验信息μ生成信息μ'，μ'作为外部信息提供给LDPC译码器；所述S2具体为：S2-1：与发射信号Φl对应的经过水声信道的接收信号Y，构成酉矩阵星座集，表示为下式： H表示信道衰落系数，W表示加性高斯白噪声，针对水声信道的特点，并结合USTM的特点，考虑水声信道中多普勒效应及时变的影响，在BELLHOP模型的基础上，构造适合USTM的水声信道模型，经过建模仿真得出水声信道环境的被建模为一个复杂的随机变量： S2-2：码字c长度为n，将n分成Q组，每组q位，即n＝Qq；K为第K组，m为第K组的第m位，其中K＝1,…,Q和m＝1,…,q，fK表示某种映射规则，将每组cK映射为相应的酉矩阵ΦfK,ΦfK∈Ω，对于一个码字c，所有接收信号表示为Y；那么对于码字c的第d位cd的后验概率对数似然比值Λcd表示为： S2-3：设码字c第d位为第K组的第m位表示为cKmd，cK表示第K组的全部q位比特，假设各信号矩阵发射概率是等概的，则Λcd进一步写为： S2-4:酉空时调制中，已知发送信号矩阵为X的前提下，接收信号Y的条件概率密度函数为： ξ表示矩阵的共轭转置，将上式接收信号矩阵Y的条件概率密度函数化简运算得： 将Y的条件概率密度函数代入Λcd，Λcd可进一步表示为： 从Λcd减去输入的先验信息，得到外部信息输出到LDPC译码器；外部信息值由下式给出：μ′＝Λcd-μ；S3：所述对数似然比软信息经过计算得到外部信息提供给LDPC译码器；将LDPC译码器的输出结果再反馈到USTM解调器，通过引入这种外迭代的关系构建一种联合迭代译码，联合迭代译码包括所述USTM解调器和所述LDPC译码器，经过不断的迭代译码，最后输出译码结果；所述USTM解调器计算来自信道接收信号序列和接收LDPC译码器反馈的信息，利用接收的信息计算出每个发送信号的外部信息，然后将其送入LDPC译码器进行译码；所述LDPC译码器接收外部信息作为其先验信息进行变量节点和校验节点间的内迭代译码，还将内迭代的结果信息反馈给USTM解调器进行下一次外迭代；所述S3具体为：S3-1：初始化：计算每一个变量节点与相连的校验节点的初始先验概率信息，表示为：Γ0qji＝μ校验节点到变量节点信息的更新：计算更新所有校验节点传给相连的变量节点的信息，表示为： 变量节点到校验节点信息的更新：计算更新所有变量节点传给相连的校验节点的信息，表示为：Lzqji＝μ′+∑u∈Cj\iLzrujLLR总和：LzQj＝μ′+∑i∈VjLzrij对ΓzQj进行判决，如果ΓzQj0，则x'＝1；若ΓzQj≥0，则x'＝0，最终形成码字x＝[x1,x2,…,xn]；S3-2：如果校验矩阵B和最终码字x满足BxT＝0，则译码结束，结束整个译码流程，码字x＝[x1,x2,…,xn]就是最终的译码结果；S3-3：输出译码消息：选取码字x中前1到k项即为译码所得的消息；否则重复上面内迭代的步骤直至满足BxT＝0或超过最大内迭代次数为止，此时结束内迭代过程，根据内迭代输出的软信息值反馈给USTM解调器，进行下一次外迭代，直到达到外迭代的最大次数则终止整个译码流程；其中，上述公式中的解释为：i为校验节点，j为变量节点，z是当前的迭代次数；Pj1为接收到yj发送端发送比特cj＝1的后验概率，Pj0为接收到yj发送端发送比特cj＝0的后验概率，qji^zb为第z次迭代时，节点j传给节点i的外部信息，b＝0,1；rij^zb为第z次迭代时，节点i传给节点j的外部信息，Qj^zb为第z次迭代时的硬判决消息；Cj表示与j相连的校验节点集合，Cj＝{i:hij＝1}，Vi表示与i相连的变量节点集合，Vi＝{j:hij＝1}；Cj\i表示除i外与j相连的校验节点的集合，Cj\i＝{u:hij＝1,u≠i}；Vi\j表示除j外与i相连的变量节点的集合，Vi\j＝{u:hij＝1,u≠j}。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 青岛科技大学 一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法