[发明专利]用于水声通信的联合均衡与Raptor译码算法

说明书

本发明涉及一种用于水声通信的联合均衡与Raptor译码算法，其特征在于接收到的序列y进入MMSE线性均衡器，首先进行LMS均衡，前馈滤波抽头向量为P；均衡后的序列为s，对其进行软解调，即求其对数似然比，z₀为序列所携带的软信息；然后进入由LDPC和LT译码器共同组成的Raptor译码器中进行迭代译码，Raptor译码器中采用全局迭代译码算法，使得软信息可以在两个译码器中进行传递，当迭代达到一定次数后进行硬判决，同时输出更新后的信息；更新后的信息返回MMSE线性均衡器用于对均衡器进行系数更新，本发明与现有技术相比，能够有效改善误码率性能、降低冗余率进而提高信道带宽利用率。

技术领域：

本发明涉及水声通信技术领域，具体的说是一种能够有效改善误码率性能、降低冗余率进而提高信道带宽利用率的用于水声通信的联合均衡与Raptor译码算法。

背景技术：

近年来，随着海洋开发和海洋安全的日益重要，水声通信作为其基础支持之一，越来越受到人们的重视。在复杂多变的水下环境中，水声信道(UAC)受各种因素的影响，极其复杂，具有多径严重，传输延迟大等特点，给水声通信的实现带来了挑战。

考虑到传统机制如自动重传(ARQ，automatic repeat request) 反馈延迟长，一类新的信道编码-喷泉吗(Fountain codes，FCs)，开始用于UAC的信息传输。喷泉码可由给定的源信息生成无限长的编码符号流。收信端只要收到足够数量的编码后即可恢复出全部传输的信息，信道条件好需要的编码符号少，相反则需要的编码符号多，因此，编码的速率是不固定的，称之为无速率。喷泉码有两个主要的类别，即Luby变换(LT)和Raptor码。相关研究表明，Raptor码是通过串行级联LT码与高速率低密度奇偶校验(LDPC)码构成的，并且在编码和解码过程的复杂性上优于LT码。因此，Raptor代码可以帮助恢复LT代码无法恢复的发送符号。同时，随着Turbo均衡的出现，由于其能改善性能，turbo检测方案在水声通信中的应用受到了广泛的关注。与传统的单次均衡相比，turbo均衡通过不断地迭代，具有更强的检测能力。文献[Tai,Y.P.H.；Wang,B.；Wang,H.X.；Wang,J.A novel LT-Turboequalization for long-range deep-water coustic communication.SCIENTIA SINICAPhysica, MechanicaAstronomica,2016,46,96-103]提出了一种LT-Turbo 均衡方法，在迭代过程中对自适应线性均衡和LT码译码进行了联合优化。但目前对联合均衡和Raptor译码算法的研究还未展开。

发明内容：

本发明为了进一步改善水声通信系统性能，提出了一种可同时实现自适应均衡和Raptor译码的用于水声通信的联合均衡与Raptor译码算法。

本发明通过以下措施达到：

一种用于水声通信的联合均衡与Raptor译码算法，其特征在于接收到的序列y进入MMSE线性均衡器，首先进行LMS均衡，前馈滤波抽头向量为P；均衡后的序列为s，对其进行软解调，即求其对数似然比，z₀为序列所携带的软信息；然后进入由LDPC和LT译码器共同组成的Raptor译码器中进行迭代译码，Raptor译码器中采用全局迭代译码算法，使得软信息可以在两个译码器中进行传递，当迭代达到一定次数后进行硬判决，同时输出更新后的信息；更新后的信息返回MMSE线性均衡器用于对均衡器进行系数更新。

本发明所述Raptor译码器中进行迭代译码过程如下：对所有的中间节点i以及与其相连的编码节点o，从编码节点传到中间节点的信息为

对所有的编码节点以及与其相连的o中间节点i，

而从中间节点i传到变量节点v的信息是