【技术实现步骤摘要】
一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法
[0001]本专利技术涉及的是水声无线通信
,特别是涉及一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法。
技术介绍
[0002]水声通信信道中广泛存在着多径传播,多普勒频移等现象,这些现象会对通信质量造成严重的干扰。采用多输入多输出( MIMO)技术,在有限的水下频谱资源条件下,可以有效地改善水声通信系统的频谱效率和功率效率,从而有效地改善数据速率和通信链路可靠性。另外,为有效克服干扰,在MIMO技术中能充分获得空间分集增益与编码增益的空时编码(STC,Space Time Coding)一直是研究热点。
[0003]MIMO的主要挑战之一是用于相干检测和/或传输器预编码的精确信道状态信息(CSI)的可用性,一方面随着收发端天线数或换能器数量的增加,信道估计变得越来越困难,特别是在一些快速衰落环境中,信道估计完成前环境已经改变。另外,发送训练序列进行信道估计导致信道带宽的浪费,大大降低频带利用率,让本不富裕的水声信道带宽更加紧张。传统空时编码方案若是不能准确获取CSI,会导致通信失败,在某些领域带来不可估计的后果。
[0004]因此,迫切需要快衰落条件下关于无需信道信息的空时码的研究,采用不需CSI的酉空时编码调制(USTM)就可以满足水下无线通信的高可靠性等各方面要求,具有极大的研究价值。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种基于酉空时编码调制的水声MIMO通信方法,以弥补现有技术的不足。
[0006]为实现上 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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;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;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。2.如权利要求1所述的水声MIMO通信方法,其特征在于,所述S1包括:S1
‑
1:表示为x={x1,
…
,x
k
}的k个二进制信息比特位首先由一个码率为R=k/n的LDPC编码器将其编码为长度为n的码字c={c1,
…
,c
n
};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Φ
l
矩阵信号,Φ
l
是L=2
q
个酉矩阵星座集Ω={Φ1,
…
,Φ
L
}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Φ
l
矩阵信号点的映射是Gray映射。3.如权利要求2所述的水声MIMO通信方法,其特征在于,所述酉矩阵星座集的构造方法:Φ
l
=Θ
l
‑
1 Φ1,Φ1是T
×
M维酉矩阵,从T
×
T维DFT矩阵中任选M列,Θ是一个T
×
T维对角阵,其L次方是T
×
T维单位矩阵I
T
。4.如权利要求1所述的水声MIMO通信方法,其特征在于,所述S2具体为:S2
‑
1:与发射信号Φ
l
对应的经过水声信道的接收信号Y,即酉矩阵星座集,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H;即通过水声信道模型仿真得到幅度A,相位φ等参数,每个通道上时间块T的信道衰落系数可以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K组,每组q位,即n=Kq;K为第K组,m为第K组的第m位,其中K=1,
…
,K和m=1,
…
,q,f(K)表示某种映射规则,将每组c
K
映射为相应的酉矩阵Φ
(f(K))
,Φ
(f(K))
∈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c(d)(d=1,2,
…
,n)的后验概率对数似然比值Λ(c(d))可以表示为:S2
‑
3:设码字c第d位为第K组的第m位表示为c
Km
(d...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨星海,孟顺,任志考,叶臣,刘佳峰,王景景,
申请(专利权)人:青岛科技大学,
类型:发明
国别省市:
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