LDPC码在水下通信中的应用

论文摘要

水声通信作为水下通信的重要手段,成为当今研究的热点,研究的目的是提高水声通信距离、传输速率和降低误码率等,而采用的技术手段也不断更新。本文针对水声信道特征,重点将LDPC码应用到水声通信,与扩频水声通信和多载波扩频水声通信相结合,提高系统的频带利用率或系统的可靠性。论文首先研究水声信道特征以及其对水声通信的影响,进而根据统计理论建立了多径水声信道模型。其次为了简化硬件实现复杂度,本文给出一种下三角结构QC-LDPC码校验矩阵的构造方法,这种结构的LDPC码可以通过迭代编码实现线性编码复杂度,而针对具体的水声通信需求,改进了译码初始化方案,为迭代译码算法提供了准确的译码信息。再次将LDPC码应用于具体的扩频水声通信系统,阐述了其系统原理及参数选取,并对其进行模拟仿真和对比分析。最后将LDPC码与多载波扩频水声通信系统相结合,讨论了多载波扩频系统原理以及参数设置,并对其进行系统的仿真,给出不同码长、不同调制方式和与RS码对比下系统的误码率。水声通信正处于快速发展时期,将先进的LDPC码引进水声通信势必所趋,本文成功将其与扩频水声通信和多载波扩频水声通信相结合,并进行系统仿真,达到良好的效果,为实际应用提供了参考方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水下通信的背景和意义
• 1.1.1 水下通信的背景和需求
• 1.1.2 水下通信的技术指标和相关概念
• 1.2 水声通信的历史和现状
• 1.2.1 水声通信的发展历史
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 水声通信体制与重要技术
• 1.3.1 水声通信系统与新兴技术
• 1.3.2 水声通信系统的不足与改进思想
• 1.4 课题研究内容与结构安排
• 第2章 水声信道
• 2.1 水声信道概述
• 2.2 水声信道的主要特点
• 2.2.1 水声信道的衰减
• 2.2.2 水声信道的噪声
• 2.2.3 水声信道的多普勒扩展
• 2.2.4 水声信道的带宽及信道容量
• 2.3 水声信道模型
• 2.3.1 水声多径估值及其频率选择性
• 2.3.2 确定水声信道模型
• 2.3.3 时变水声信道模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 LDPC码
• 3.1 LDPC码的性能影响因素
• 3.1.1 最小汉明距离
• 3.1.2 码重
• 3.1.3 环
• 3.2 LDPC码的校验矩阵构造
• 3.2.1 QC-LDPC码的校验矩阵
• 3.2.2 下三角结构QC-LDPC码的校验矩阵
• 3.3 下三角结构校验矩阵的编码
• 3.4 LDPC码的译码初始化
• 3.4.1 信道传输函数已知的译码初始化
• 3.4.2 信道传输函数未知的译码初始化
• 3.5 LDPC码的译码方案
• 3.6 LDPC码在不同条件下的性能
• 3.7 LDPC码在水声通信中的优势分析
• 3.8 本章小结
• 第4章 扩频水声通信系统
• 4.1 扩频序列
• 4.1.1 m序列的产生
• 4.1.2 m序列的性质
• 4.2 扩频水声通信系统
• 4.2.1 扩频水声通信系统原理
• 4.2.2 扩频水声通信系统参数设置
• 4.3 扩频水声通信系统仿真
• 4.3.1 高斯信道下系统性能
• 4.3.2 确定水声信道下系统性能
• 4.3.3 时变水声信道下系统性能
• 4.4 本章小结
• 第5章 多载波扩频水声通信系统
• 5.1 多载波扩频系统概述
• 5.2 多载波扩频水声通信系统
• 5.2.1 多载波扩频水声通信系统原理
• 5.2.2 多载波扩频水声通信系统参数设置
• 5.3 多载波扩频水声通信系统仿真
• 5.3.1 高斯信道下系统性能
• 5.3.2 确定水声信道下系统性能
• 5.3.3 时变水声信道下系统性能
• 5.4 多载波扩频水声通信系统优势总结
• 5.5 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