双向turbo均衡方法及系统，水声通信系统技术方案

本发明专利技术涉及一种双向turbo均衡方法及系统，水声通信系统；该双向turbo均衡方法包括获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将所述均衡处理结果输出；接收所述均衡处理结果并进行权重求和后输出；将所述权重求和后输出的值经过译码处理后输出；其中，所述输出信号包括第一输出信号和第二输出信号。本发明专利技术提出的双向turbo均衡算法稳定性强、检测精度高、算法收敛快、复杂度低，在实际水声通信系统中具有一定实用价值和应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水声通信领域，特别涉及一种双向turbo均衡方法及系统，水声通信系统。
技术介绍
水声通信中由多径效应造成的码间干扰是影响通信质量的主要因素。一般在接收机中会采用均衡器来消除码间干扰，比如极大后验概率(MAP)均衡器和极大似然序列检测(MLSE)均衡器。但这些均衡器需要知道信道冲激响应，且计算复杂度随着信道冲激响应的长度呈现指数增长，并不适合实际使用。取而代之的是一些次优均衡器，如最小均方(LMS)均衡器、递归最小二乘(RLS)均衡器和判决反馈均衡器(DFE)等。turbo均衡算法利用迭代的思想，通过译码器向均衡器传递外信息，以此作为均衡器的先验信息，使得均衡结果更加可靠。现有技术中的turbo均衡算法分为以下两种：基于直接自适应turbo均衡(DA-TEQ)和基于信道估计的turbo均衡(CE-TEQ)。现有技术中的双向turbo均衡方法都是基于信道估计的，计算复杂度过高，不利于数据的实时处理，而且如果信道估计不准确，会导致整个均衡器失效，代价过大。因此需要提出一种高效、稳健的均衡算法，以满足实际水声通信需求。针对复杂多变的水声信道环境和高速水声通信的需求，现有技术中均衡方法的缺点主要在于以下几个方面：(1)现有技术中的双向turbo均衡方法都是基于信道估计的，根据估计出的信道冲激响应和最小均方差误差(MMSE)算法实现解卷积，其中涉及了大维度矩阵的相乘以及求逆操作，计算复杂度过高，不利于数据的实时处理。(2)现有技术中的turbo均衡方法过分的依赖于信道估计的准确度，如果信道估计不准确将会使得均衡器和译码器失效。而且，在时变的水声信道环境中，训练序列估计出来的信道冲激响应很难表征有效数据的信道冲激响应，这使得现有技术中的均衡方法稳定性不高。(3)现有技术中的turbo均衡方法没有利用水声信道冲激响应的稀疏性，使得信道处理的冗余度过大，并且现有技术中的自适应方法收敛速度过慢，无法弥补定时相位误差和相位畸形。这些缺点都会导致均衡过程失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了针对水声通信中多径效应造成的码间干扰，利用迭代均衡的思想，设计了一种收敛快、效率高、误码率低的双向turbo均衡方法及系统，水声通信系统。为实现上述目的，本专利技术提供了一种双向turbo均衡方法，该双向turbo均衡方法包括：获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将均衡处理结果输出；接收均衡处理结果并进行权重求和后输出；将权重求和后输出的值经过译码处理后输出；其中，输出信号包括第一输出信号和第二输出信号；优选地，获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将均衡处理结果输出的步骤之前还包括：判断均衡处理是否为第一次均衡处理；如果均衡处理不是第一次均衡处理，则将第一输出信号进行交织处理后再进行软比特到符号的转换后作为下一次均衡处理的的输入信号。优选地，获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将均衡处理结果输出的步骤具体包括：获取训练序列和接收信号经过第一均衡处理，并将第一处理结果输出获取训练序列和接收信号经过第一时间反转处理后进行第二均衡处理，并将第二均衡处理结果经过第二时间反转处理后输出第二处理结果。优选地，接收均衡处理结果并进行权重求和后输出的步骤具体包括：接收第一处理结果和第二处理结果，并将第一处理结果和第二处理结果进行权重求和后输出。优选地，均衡处理的步骤具体包括：训练阶段和直接判决阶段；训练阶段用于通过训练序列调整均衡处理过程中产生的系数；直接判决阶段用于判断训练序列是否达到预先设定的长度，若达到则进入直接判决阶段。第二方面，本专利技术提供了一种双向turbo均衡系统，该双向turbo均衡系统包括：第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元；第一处理单元用于获取训练序列和接收信号经过均衡处理，并将均衡处理结果输出；所处第二处理单元用于接收均衡处理结果并进行权重求和后输出；第三处理单元用于将权重求和后输出的值经过译码处理后输出；其中，输出信号包括第一输出信号和第二输出信号。优选地，系统还包括判断单元；判断单元用于判断第一处理单元是否进行第一次均衡处理；如果第一处理单元不是第一次均衡处理，则将第三处理单元输出的第一输出信号交织处理后再进行软比特到符号的转换后作为第一处理单元的输入信号。优选地，第一处理单元包括第一均衡器和第二均衡器；第一均衡器用于获取训练序列和接收信号进行第一均衡处理，并将第一均衡处理结果进行输出；第二均衡处理器用于在获取训练序列和接收信号后，将获取的信号经过第一时间反转处理，并将第一时间反转处理结果进行第二均衡处理，将第二均衡处理结果经过第二时间反转处理后，将第二时间反转处理结果输出。第三方面，本专利技术提供了一种水声通信系统，该水声通信系统包括上述的双向turbo均衡系统。本专利技术提出的双向turbo均衡算法稳定性强、检测精度高、算法收敛快、复杂度低，在实际水声通信系统中具有一定实用价值和应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种双向turbo均衡方法的结构流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种双向turbo均衡系统的结构示意图一；图3为本专利技术实施例提供的一种双向turbo均衡系统的结构示意图二；图4为图2或图3中均衡器DFE的结构示意图；图5(a)为本专利技术实施例提供的h1信道2dB性噪比条件下的外信息转移(EXIT)图；图5(b)为本专利技术实施例提供的h2信道10dB性噪比条件下的外信息转移(EXIT)图；图6为本专利技术实施例提供的一种水声通信系统的结构示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术利用双向均衡的多样性，有效抑制误差传播，利用译码器反馈的外信息作为均衡器的反馈输入，使得均衡器更为有效。此外，还利用训练序列和自适应算法实现稀疏信道自适应均衡，提高了算法效率和检测性能。图1为本专利技术实施例提供的一种双向turbo均衡方法的结构流程图。如图所示，该双向均衡方法的步骤包括：步骤S100：获取训练序列和接收信号经过均衡处理，并将均衡处理结果输出；获取训练序列st,n和接收信号rn经过均衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向turbo均衡方法，其特征在于，包括：获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将所述均衡处理结果输出；接收所述均衡处理结果并进行权重求和后输出；将所述权重求和后输出的值经过译码处理后输出；其中，所述输出信号包括第一输出信号和第二输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种双向turbo均衡方法，其特征在于，包括：
获取训练序列和接收信号进行均衡处理，并将所述均衡处理结果输出；
接收所述均衡处理结果并进行权重求和后输出；
将所述权重求和后输出的值经过译码处理后输出；其中，所述输出信号包括第一输出
信号和第二输出信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取训练序列和接收信号进行均衡处
理，并将所述均衡处理结果输出的步骤之前还包括：
判断所述均衡处理是否为第一次均衡处理；如果所述均衡处理不是第一次均衡处理，
则将所述第一输出信号进行交织处理后再进行软比特到符号的转换后作为下一次均衡处
理的的输入信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取训练序列和接收信号进行均衡处
理，并将所述均衡处理结果输出的步骤具体包括：
获取训练序列和接收信号经过第一均衡处理，并将所述第一处理结果输出；
获取训练序列和接收信号经过第一时间反转处理后进行第二均衡处理，并将所述第二
均衡处理结果经过第二时间反转处理后输出第二处理结果。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述接收所述均衡处理结果并进行权
重求和后输出的步骤具体包括：
接收所述第一处理结果和所述第二处理结果，并将所述第一处理结果和所述第二处理
结果进行权重求和后输出。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其特征在于，所述均衡处理的步骤具体包括：训练阶
段和直接判决阶段；
所述训练阶段用于通过所述训练序列调整所述均衡处理过程中产生的系数；

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢社锋，徐立军，奚钧壹，田婧，秦晔，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11