浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响

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浅海温跃层对水声传播损失场的影响

浅海温跃层对水声传播损失场的影响潘长明;高飞;孙磊;王璐华;王本洪;李璨【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】基于声学调查实测传播损失数据和UMPE（ the University of Miami parabolic equation）模型仿真，研究东海近海温跃层对水声场的影响。

针对传统声学模型对不同水文要素和海洋过程难以综合考虑的限制，利用同一海域不同航次不同季节声学调查数据，综合海底地形、底质和海面实时气象水文特点，研究水声场声传播损失在浅海温跃层影响下的变化特征。

结果表明，水声传播损失场是声源和水听器间几何位置及水体温、盐要素的综合反映，水声场受温跃层季节变换强烈影响。

夏季正跃层海洋环境，传播损失随深度增加而较小；春季逆跃层海洋环境，声传播损失随深度增加而增大，无跃层时影响较小。

温跃层对高频声场环境影响较小，对低频声场环境影响较大。

【总页数】7页(P401-407)【作者】潘长明;高飞;孙磊;王璐华;王本洪;李璨【作者单位】海军海洋测绘研究所仪器设备研究室，天津300061;海军海洋测绘研究所仪器设备研究室，天津300061; 解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京211101;海军海洋测绘研究所仪器设备研究室，天津300061; 哈尔滨工程大学水声工程学院，黑龙江哈尔滨150001;解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京211101;海军海洋测绘研究所仪器设备研究室，天津300061;解放军理工大学气象海洋学院，江苏南京211101【正文语种】中文【中图分类】P733.23【相关文献】1.浅海声速剖面和沉积层对低频声传播损失的影响 [J], 王尚可;刘文章;曲建夫;王志伟2.浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响 [J], 陈友淦;许肖梅;张兰;林梅英3.海面风场对环台湾岛海域温跃层的影响 [J], 毛园;沙文钰4.浅海沉积层声学特性对声传播损失的影响仿真研究 [J], 孙磊;高飞;邓玉芬;李中政;周家新5.基于Argo资料的深海温跃层对水声传播的影响分析与仿真 [J], 孙磊;高飞;潘长明;张韧;王本洪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

浅海水声信道模型

浅海水声信道模型对浅海水声信道建模，一方面可以大致估计水声通信设备在不同水声信道下的性能；另一方面，可以很方便地控制各种不同的输入参数，以便模拟不同的实际环境，大大节省出海实验的费用和时间。

但是，要想获得完全符合实际应用环境的水下通信信道的解析模型在目前是不可能的，我们只能在假设一些理想条件的前提下，针对浅海信道影响信号传输和接收的主要干扰因素加以考虑，建一个半经验的模型。

水声信道尤其是浅海水声信道是典型的变参信道，其特性随时间和空间不断地变化，称为时变多径衰落信道。

在水声数字通信系统的研究中，常用图3-3的模型表示：图3-3 浅海水声信道模型图中，()i s t 为发射信号，(;)h t τ为水声信道单位冲激响应，()n t 为信道噪声，()r s t 为经过信道后的信号，()r t 为接收信号，其中t 为时间变量，τ为时间延迟。

则接收信号可表示为：()()()(;)()()r i r t s t n t h t s t d n t τττ=+=-+⎰ （3-13）根据浅海水声信道的特点，浅海水声信道可以建立两类模型[5,27,28]：一是建立一个N 径非时变的确定性模型。

二是建立一个随机统计模型，对于近距离的浅海水声信道可以建立莱斯衰落和加性高斯白噪声信道模型；对于中、远距离的浅海水声信道可以建立瑞利衰落和加性高斯白噪声信道模型。

3.2.1 N 径确定性模型针对浅海水声信道，在建立浅海水声信道N 径确定性传播模型之前，先假设几个理想条件： 1) 水深为常数；2) 当声线掠射角小于5°、载波频率小于50KHz 和海底介质的密度大于31.4/g cm （例如沙，淤泥，粘土等介质）时，海底的反射系数b r 近似为1，同时相位偏移为180°,考虑到浅海海底介质一般由细沙和淤泥构成，同时掠射角总是大于0°，无论怎样，声波由海底反射时，声能总是有所损失的，而且随着掠射角的增大而增加，在这里假设海底的反射系数等于0.9； 3) 海面的粗糙程度可以用瑞利参数R 来描述：)sin(2ϕσπc fR =（3-14）其中，f 为工作频率，c 为声速，σ为海面波浪高度（波峰到波谷）的均方根值，ϕ为声线掠射角。

π-旋转LDPC码在浅海水声信道中的性能研究

π-旋转LDPC码在浅海水声信道中的性能研究金晓婷;许肖梅;陈友淦【摘要】浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移的特征,为保证水声数据传输的可靠性,需采用纠错能力强、编译码复杂度低的信道编码技术.低密度奇偶校验(low density parity check,LDPC)码凭借其逼近香农限的优势被选为水声信道编码方案,但其构造复杂度有待优化.本文介绍了一种码率为1/2的π-旋转LDPC码的构造方法,研究其在水声信道上的性能,并结合实际水声信道特点选择编译码参数.仿真结果表明:π-旋转LDPC码在浅海水声通信系统中可行有效,与准循环(quasi cydic,QC) LDPC码性能接近,优于随机LDPC码,在码长1 024 bit、译码迭代次数为50时基本能满足水声通信误码率10-4的要求.π-旋转LDPC码对数据的存储空间需求相对较小、易于硬件电路实现,在水声通信系统中有广泛的实用前景.【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(055)001【总页数】5页(P103-107)【关键词】π-旋转LDPC码;水声通信;信道编码【作者】金晓婷;许肖梅;陈友淦【作者单位】厦门大学海洋与地球学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361102;厦门大学海洋与地球学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361102;厦门大学海洋与地球学院,水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室,福建厦门361102【正文语种】中文【中图分类】TN929.3浅海水声信道具有快速时变、严重多径干扰和多普勒频移等特征，使得水声数据需要经过复杂的信号处理，如先进的调制解调技术、自适应均衡、空间分集合并技术、时间反转与信道编码等．将信道编码技术引入水声通信系统中，可实现低误码率通信．水声通信中通常采用RS码、卷积码、级联码、Turbo码、低密度奇偶校验( low density parity check，LDPC)码等作为信道编码，其中LDPC码由Gallager 于1963年首先提出，但直到1996年，Mackay等对它重新研究发现其具有超越Turbo码性能，进而掀起LDPC码的研究热潮［1］．LDPC码凭借其逼近香农限的性能，成为最佳的信道编码技术之一．随机LDPC码编码复杂度高，编码时延长，不适合浅海水声通信中实时处理的要求，因此需要寻找码长短，纠错能力强，复杂度低的LDPC码作为编码方案．准循环( quasi cyclic，QC) LDPC码是一类具有低编码复杂度和硬件实现资源低的LDPC码，被应用在水声通信系统中［1］．不同于QC－LDPC的准循环结构，Echard等［2］提出了π－旋转LDPC 码，可以用一个置换向量定义整个代码，其编码简单，复杂度与码长成线性关系，便于硬件实现，欧洲数字广播系( digita1 video broadcasting，DVB)将其作为信道编码的可选标准．水下资源有限，在水声通信系统的设计中必须考虑到编码的存储空间．Xi等［3］指出一般情况下，当列重大于4时，π－旋转LDPC码比QCLDPC码所需的存储空间更少．目前，π－旋转LDPC码主要研究热点主要集中在无线光、电通信系统中，尚未应用到水声通信中．基于提高水声通信可靠性与降低硬件实现复杂度的考虑，本文提出将π－旋转LDPC码作为水声信道的编码方案，研究其在浅海水声信道中的性能．水声信道具有声传播速度慢、环境噪声高、可用带宽窄、多径干扰强、传输损耗大与传输时延长等特点［4－5］．实际水声信道存在随机时变因素及明显的衰落特性，在不同海域的水声信道传输函数均不同，至今针对水声信道并没有标准的统计信道模型．目前水声信道建模广泛采用基于射线理论的多途传播模型．为简化分析，可认为水声信道转移函数在相干时间范围内不变，可用一个确定性的线性时不变滤波器或确定性的时－空滤波器替代水声信道，这被称为水声通信时不变信道模型［4］．当第i条本征声线幅为Ai，第i条本征声线相对时延为τi，i=0，1，2，…，N－1，N为本征声线条数，为取整运算符号，T为采样周期，W表示高斯白噪声时，其传输函数如下:其中z表示z变换．根据文献［5］中典型的准静止衰落信道模型建立5径浅海水声信道模型．假设收发间距3 km，水深为75 m，表1给出信道每径相对时延和幅度的计算结果，符号周期Tl=2．5 ms．则其传输函数为LDPC码的构造方式有两大类:随机LDPC码与结构化LDPC码．Gallagher［2］和Mackay［3］通过随机法构造LDPC码的稀疏校验矩阵，可灵活改变H矩阵参数，但最大的缺点是产生的矩阵无系统性结构，编码复杂度大，导致很多随机构造的LDPC码实际应用价值不强．结构化LDPC码又分为两类: 1) QC－LDPC码，其奇偶校验矩阵由许多循环子矩阵构成，在编码上可采用循环移位寄存器完成，大大降低了编码复杂度和存储空间; 2)半随机LDPC码，其特点是奇偶校验矩阵可分解成两个子矩阵，其中一个是双对角矩阵，采用类似卷积码的编码方式，减少编码的复杂度和存储空间．π－旋转LDPC码以半随机LDPC码为构造基础，是半随机LDPC码的一种特殊形式．π－旋转LDPC码的校验矩阵H由校验阵Hp与信息阵Hd组成，即H=［Hp|Hd］．若码长为n，信息位长为k，则H为( n－k)×n的矩阵，其中校验阵Hp为具有双对角结构的( n－k)× ( n－k)阶上三角矩阵，矩阵Hd为( n－k)×k行、列重均为1的矩阵［5］．矩阵Hp为具有双对角结构的形式固定令n－k =4m:要构造信息阵Hd，首先令索引向量为［m，a，b］，由索引向量可生成置换向量P，其中m = k/4，表示置换向量的长度，a和b为整数．置换向量P中每个元素代表矩阵πA中每列从下端开始“1”的位，由P可生k/4×k/4且行重和列重都为1的置换矩阵πA，具体过程为:1)初始化i=1，初始化向量s=［0，1，2，…，m－1］;2)计算j=( a×i+b) mod( m+1－i)，P( i) = m－s( j) ;3)更新s，且i=i+1;4)若i＞m，返回步骤2)，否则生成πA．例如，当取索引向量［m，a，b］=［6，1，3］时，得置换向量P=［2，6，3，4，5，1］，对应的πA矩阵为将πA逆时针或顺时针旋转90°、180°、270°得到πB、πC、πD，将产生的4个小矩阵循环排列，得到π-旋转LDPC码的信息阵Hd:将Hp与Hd组合可得到校验矩阵H．设编码后码字为c=［cp|cd］，其中校验位为cp，信息位cd．由HcT得编码码字与校验矩阵的关系为用异或运算代替二进制的加法运算，令Hp( cp)T=v =Hd( cd)T得到cp=［( Hp)－1v］mod( 2)，从而完成π－旋转LDPC码的编码．π-旋转LDPC码只使用H矩阵，不需要采用高斯消去法就可得到生成矩阵G，降低了计算量．它的H矩阵是由16个小矩阵组成只需存储1个小矩阵，压缩了存储容量．π-旋转LDPC码的编译码简单，节约存储空间，便于硬件电路实现．根据文献［7］QC－LDPC码的内存空间为-旋转LDPC码的内存空间为，其中m为行数，i为列重，bi表示列重为i的所占百分比，s与l代表移位与循环置换矩阵位置的内存空间．一般情况下，当i≥4时，π-旋转LDPC码所需的存储空间更少，可以满足水下通信系统硬件存储量小的要求．3. 1 仿真系统模型水声信道资源有限，多途时延严重，因此在采用信道编码技术时，需要从编码复杂度和时延两方面考虑其带来的影响．π－旋转LDPC码构造简单，易于储存，可通过选择合适的码长、迭代次数降低构造复杂度及译码时延，使其满足在水声信道中应用的要求．π－旋转LDPC码水声通信系统仿真模型中水声信道模型采用式( 2)水声信道的传输函数．发射端发射信息序列经由π－旋转LDPC码编码器及二进制相移键控( BPSK)调制，经过水声信道，最后译码还原出信号与生成的信息码比较．由于典型5径浅海信道多途干扰强，传播时延大，容易造成码间干扰，必须在信道译码前加入均衡，才能保证可靠的水声通信性能．为此，本文采用递归最小二乘法( RLS)算法的自适应判决反馈均衡器，其具有较快的收敛速度并且不依赖于信道特性，适合追踪快速时变的水声信道．仿真中RLS的参数设置如下:λ= 0．999 9，则初始值L= 0．05IM×M( I为对角矩阵)，均衡器阶数M=45，训练长度为512 bit．3．2性能分析比较为研究π－旋转LDPC码在水声信道中的性能，首先研究水声多途结构对π－旋转LDPC码的影响及其在5径水声信道上的性能，其次选择π－旋转LDPC码在水声信道上的编译码参数．其中π－旋转LDPC码的码长为1 024 bit，随机构造的LDPC码采用普通的规则( 3，6)－LDPC码，码长为1 024 bit．QC－LDPC码［16］的码长为1 026 bit，码率为1/2．采用对数域的置信传播( LLR－BP)译码方法仿真50次迭代，每次发送20帧数据．以比特信噪比( Eb∶N0)为横坐标，误码率( BER)为纵坐标，图1( a)给出了1径、3径、5径3种不同水声多途结构下，采用π－旋转LDPC码和未采用信道编码的不同性能比较．可见，在1径的情况下，π－旋转LDPC码性能明显优于3径、5径，这表明多途结构严重影响着π－旋转LDPC码在水声信道中的性能，但π－旋转LDPC码在5径浅海水声信道上可以达到10－4的要求．此外，图中3径和5径的情况性能较接近，这与具体的水声多途结构有关．图1( b)为π－旋转LDPC码与其他2种构造方式不同的LDPC码在5径浅海水声信道上的性能比较．在BER为10－4时，浅海5径水声信道上码率为1/2的π－旋转LDPC码与随机LDPC码性相比性能改善了0．5 dB，但稍差于QC－LDPC 码的BER性能．表2为仿真构造上述3种不同的LDPC码完成编码所占用的时间．从表2中可以看出由于随机LDPC码构造编码方式最为复杂，占用时间远远地超过其他两者，实现QC－LDPC码编码占用时间是π－旋转LDPC码的1．6倍．故相比于随机LDPC码与QC－LDPC码，π－旋转LDPC码编码时延最小．同时考虑到当列重大于4时，π－旋转LDPC码所需的存储空间更少，可以满足水下通信系统硬件存储量小的要求．因此，π－旋转LDPC码在多途水声信道中不仅可行，而且能有效降低编码时间和所需存储空间．3. 3构造复杂度与性能间的选择在水声信道的实际应用中希望尽可能选取码长较短的码字进行信道编码，但短码使得π－旋转LDPC码难以发挥其优良性能．因此必须研究在水声信道上选择合适的码长来平衡复杂度与性能两者间的矛盾．选取不同码长(分别为128，256，512，1 024和2 048 bit)进行仿真，结果如图2所示．由图2可见，码长对π－旋转LDPC码性能的影响非常大．码长在低信噪比区( 0～6 dB)对译码影响弱，但在信噪比增大过程中其影响力迅速增加．当信噪比相同时，码长越长性能越好．表3为码长对π－旋转LDPC码编码时间的影响，可见随码长增加编码时间增加，编码复杂度增大，根据水声信道特点，实际应用中可以选取码长为1 024 bit以兼顾性能和复杂度．3. 4译码复杂度与性能间选择π－旋转LDPC码的优点之一是可以通过迭代译码提高通信系统的可靠性，降低BER．迭代次数太少则不能译码，容易出错，但若接收端译码迭代次数过大，则译码复杂度加大造成严重的译码时延，不符合水声通信快速时变的要求．因此需要在水声信道中选择合适的译码迭代次数，在保证性能的前提下降低译码复杂度．选取码长均为1 024 bit，码率为1/2，不同迭代次数(最大迭代次数分别为1，5，10，50和100)的π－旋转LDPC码进行仿真，当译码正确退出或达到最大迭代次数时结束迭代，仿真结果见图3．从图3可见，迭代次数对π－旋转LDPC码性能有很大的影响．在同样信噪比下，π－旋转LDPC码的BER曲线随迭代次数增加而不断降低，迭代次数的增大能有效地提高LLR－BP译码性能．这是由于π－旋转LDPC码可利用冗余信息来改善译码性能，迭代次数的增大可提高译码的准确性和可靠性．图3中在信噪比为8 dB时迭代数为10，50与100的译码性能非常接近，均在10－3～10－4之间，增加迭代次数不会无限制地改善LLR－BP译码的性能．表4为信噪比为8 dB时迭代次数对译码时间的影响，迭代次数过大会导致译码复杂度与译码时延的增大，降低水声通信系统性能．因此综合考虑，从提高通信可靠性角度选择π－旋转LDPC码的译码迭代次数为50，为追求实时通信可以选择迭代次数为10．综合考虑水声数据传输的可靠性与硬件实现及存储空间的要求，本文将π－旋转LDPC码引入水声通信系统中，研究在水声多途结构对π－旋转LDPC码的影响，并对比它在浅海5径水声信道上与随机LDPC码、QC－LDPC码的仿真性能．结合水声信道特点选择合适参数平衡π－旋转LDPC码的构造复杂度、译码复杂度与通信性能之间的矛盾．仿真结果表明:π－旋转LDPC码能有效降低水声通信的BER，提高水声通信系统的性能．选择码长1 024 bit、迭代次数为50可以满足水声通信BER为10－4的基本要求．基于水声信道特点，从性能和存储空间两个角度综合考虑，π－旋转LDPC码存储空间小、编码简单、易于硬件实现，在水声通信中具有实际应用价值．【相关文献】［1］陈友淦．水声网络信道编码与协作关键技术研究［D］．厦门:厦门大学，2012: 34－35．［2］ECHARD R，CHANG S C．The π－rotation low－density parity check codes［C］∥Global Telecommunications Conference．San Antonio，USA: IEEE，2001: 980－984．［3］XI L，YANG L，ZHANG X，et al．Performance Improvement of optical fiber communication system by using π－rotation low－density parity－check codes［C］∥2013 6th IEEE/International Conference on Advanced Infocomm Technology．Hsinchu: IEEE，2013: 63－64．［4］艾宇慧，高静．水声信道相关均衡器仿真研究［J］．声学学报，1999，24( 6) : 589－597．［5］陈友淦，许肖梅，张兰，等．浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响［J］．兵工学报，2011，34 ( 11) : 1404－1411．［6］范俊，肖扬．可快速编码的准循环LDPC码设计［J］．应用科学学报，2010，28( 1) : 2－8．。

纠错编码技术在水声跳频通信中的性能研究

果表明串行级联码具有更强的纠错能力，比较适合复杂多变的水声衰落信道。
关键词：水声信道建模；跳频通信；卷积码；ＲＳ码；串行级联码
中图分类号：Ｔ９１Ｎ１．７文献标识码：Ａ文章编号：１０．６０２１）５０６．５００３３（００一．４７００ＤＯＩ码：１．６￣ｉｎ００３３．０００．４编０３９．ｓｌ０ —６０２１．０９ｓ５０
ＡｔｙＯｈｅｆｒａｃｆｅｒｒｃｒｅｔｎｃｄｎｎｅ．ｓｕｄｆｔｅｐｒｏｍｎｅｏｒｏｏｒｃｉｏｉｇｕｄｒｏ
ｗａｅｃｕｓｉｅｕｎｙｈｐｉｇｃｍｍｕｉａｉｎｓｓｅｔｒａｏｔｃｆｑｅｃ — ｏｐｎｏｒｎｃｔｙｔｍｏ
１ｔｎｈｐｂｔｅｅｏｅｎｅｖｒｎｅｔａａｅｅｓａｄｔｅｃａｎｌｈａａｔｒｓｉｓａｄｔｅｃａｎｌａｅａｃｒｔｌａｉｓｉｅｗｅｎｔｃａｎｉｏｍｎｒｍｔｒｎｈｎｅｒｃｅｉｔ，ｎｈｎｅｎｂｃｕａｅｙｏｈｐｈｃｃｈｃｓｍｕａｅｅｈｃａｎｉｎｅｔｒｍｅｅｓａｅｋｏｉｌｔｄｗｈｎｔｅｏｅｎｅｖｒｍｎａｔｒｒｎｗｎ．ｒｅＥＣＣｓｈｍｅ：ｏｖｌｔｏａｏｅＲＳｃｄｎｏｐａＴｈｅｃｅｓｃｎｏｕｉｎｌｄ，ｏｅａｄｃｓｒａｏｃｔｎａｅｏｅａｅｐｏｏｅＴｈｅｆｒａｃｆｈｅｉｌｎａｅｔｄｃｄｒｒｐｓｄ．ｅｐｒｏｍｎｅｏｅＥＣＣｃｅｅｎｅｗａｅｃｕｔｅｕｎｙｈｐｉｇｃｔｓｈｍｓｉｕｄｒｔｒａｏｓｉｆｑｅｃ－ｏｐｎｎｃｒｃｍｍｕｉａｉｎｓｓｅｉａａｙｅｙｓｕａｉｎ，ｎｅｕｔｎｅｙｉａｈｌｗｔｒａｏｓｉｈｎｅｓａｅｏｎｃｔｙｔｍｓｎｌｚｄｂｉｌｔｏｍｏａｄｔｒｓｌｕｄｒｔｔｐｃｌａｌｗａｅｃｕｔｃｃａｎｌｒｈｅｓｗｏｓｏ

浅海水声通信中纠错编码的应用

第３３卷第２期
２１０１年２月舰船科学技术
Ｖｏ．３．ＮＯ２１３．Ｆｅｂ．，２０１１
ＳＰＳＥＮＣＥＨＩＣＩＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
浅海水声通信中纠错编码的应用
刘磊，邦杰，冀岳玲淦华东，，
（．－船舶重工集团公司第七。五研究所，西西安７０７；１ｑ国陕１０５
２水下信息与控制重点实验室，西西安７０７）．陕１０５
摘要：针对复杂多变、强多途和起伏干扰的浅海水声信道，了基于ＢＬＨＰ建立ＥＬＯ射线模型的时变衰落水
ＬＵＬｉ，ＩＢｎｉ，ＥＬｎＧａｄｎ ’ ＩｅＪａｇｊｅＹＵｉｇ，ＡＮＨｕ —ｏｇ ’ （．ｈ０ｓａｃｎｔｕｅｏＳＣ，Ｘｉｎ７０７Ｃｉａ１Ｔｅ７５ＲｅｅｒｈＩｓｉｔｆＣＩｔ ’ １０５，ｈｎ；ａ
结果表明，织器位于串行级联码编码之后具有更强的纠错能力，合复杂多变的水声衰落信道。交适
关键词：跳频通信；积码；卷ＲＳ码；串行级联码；织器交
中图分类号：Ｔ９．Ｎ１７１
声信道模型。在此基础上通过系统仿真的方法，析了卷积码、Ｓ和串行级联码３种纠错编码方案在水声跳频通分Ｒ码信系统中的性能，出了信道下的仿真结果并进行了对比分析；究了交织器位置对串行级联码纠错性能的影响。给研

水声信号压缩与编解码技术的研究

水声信号压缩与编解码技术的研究在当今的科技领域，水声信号处理技术正发挥着日益重要的作用。

其中，水声信号的压缩与编解码技术更是关键的研究方向之一。

水声信号在海洋探测、水下通信、军事反潜等众多领域都有着广泛的应用，而对其进行有效的压缩和编解码处理，能够极大地提高数据传输效率、节省存储空间，并增强信号的可靠性和准确性。

水声信号具有一些独特的特性，这使得其压缩与编解码面临诸多挑战。

首先，水声信道环境复杂多变，存在着多径传播、衰减、噪声干扰等问题，这会导致接收的信号质量下降。

其次，水声信号的频率范围相对较窄，且能量分布不均匀。

再者，由于水下设备的能源有限，对压缩和编解码算法的计算复杂度也有严格的要求。

在水声信号压缩方面，常见的方法包括基于变换的压缩技术和基于预测的压缩技术。

基于变换的压缩技术，如离散余弦变换（DCT）和小波变换，通过将信号从时域转换到频域，实现能量的集中，从而去除冗余信息。

以小波变换为例，它能够在不同的分辨率级别上对信号进行分析，对高频部分和低频部分采用不同的处理方式，有效地捕捉信号的细节和趋势，实现高效的压缩。

基于预测的压缩技术则是利用信号的相关性来减少数据量。

通过建立预测模型，根据已有的信号数据预测未来的值，然后传输预测误差。

常见的预测方法有线性预测和非线性预测。

线性预测通常基于自回归（AR）模型或移动平均（MA）模型，计算相对简单，但对于复杂的信号可能效果不佳。

非线性预测则能够更好地处理非线性关系，但计算复杂度较高。

在编解码技术方面，常见的有熵编码和纠错编码。

熵编码，如霍夫曼编码和算术编码，通过对信号的概率分布进行编码，减少平均码长。

霍夫曼编码根据字符出现的频率构建最优的编码树，频率高的字符使用较短的编码，从而实现压缩。

算术编码则将整个信号序列作为一个整体进行编码，能够获得更高的压缩比。

纠错编码则是为了提高信号在传输过程中的可靠性。

在水声信道中，噪声和干扰容易导致信号出错，纠错编码通过在传输的数据中添加冗余信息，使得接收端能够检测和纠正错误。

浅海信号多径信道仿真与信息处理的开题报告

浅海信号多径信道仿真与信息处理的开题报告开题报告：浅海信号多径信道仿真与信息处理一、研究背景及意义随着海洋资源的开发和海军军事技术的进步，浅海环境中声学通信应用越来越广泛，但是浅海环境复杂，信号传播受到水下多路径、反射、散射等因素的影响，导致传输质量下降、误码率高等问题。

因此，需要对浅海环境下的多径信道特性进行深入研究，探索相应的信息处理方法，以提高浅海声学通信信号传输的可靠性和可用性。

二、研究内容本文将从以下几个方面展开研究：1. 了解浅海环境的特点和多径信道模型，分析其对声学通信信号传输的影响；2. 建立浅海多径信道仿真模型，模拟不同环境因素下的声学信号传输过程；3. 探索基于多径信道的声学通信信号反演方法，提高浅海通信中的信噪比和信号质量；4. 针对多路径干扰引起的误码率高的问题，研究改进的信道编码和解码算法，提高数据传输的可靠性。

三、研究方法在建立浅海多径信道仿真模型的基础上，使用Matlab和Python等工具实现仿真和处理算法。

通过对不同环境情况下的信号进行仿真实验，获取信道的特性和传输参数，评估不同方法的效果和适用性。

最终得出能够在浅海环境下稳定传输的声学通信信号反演技术和信道编码算法。

四、研究目标与进度本文旨在研究浅海信号多径信道仿真与信息处理的相关技术，提出相应的改进算法和方法，提高浅海声学通信的可靠性和传输效率。

预计研究周期为1年，计划分为以下几个阶段：1. 阶段一：研究浅海信号多径信道的模型和特性，了解传播模式和影响因素，拟定仿真计划，预计用时1个月。

2. 阶段二：建立浅海多径信道仿真模型，模拟信号传播过程，记录相关参数，预计用时2-3个月。

3. 阶段三：研究相应的信息处理方法和技术，包括声学信号反演和改进的信道编码算法，预计用时3-4个月。

4. 阶段四：对仿真结果进行分析和评估，并进行实验验证，验证算法的可靠性和性能，预计用时2个月。

五、研究意义本文的研究结果对于浅海环境下的声学通信应用具有十分重要的意义。

浅海水下通讯编码技术研究与应用

浅海水下通讯编码技术研究与应用
王珂; 刘永志; 祝向阳; 牛天星
【期刊名称】《《舰船科学技术》》
【年(卷),期】2002(024)001
【摘要】由于水声信道的多途效应造成水声通讯质量大大下降 ,误码率很高。

本研究中给出的跳频编 /译码技术 ,在很大程度上克服了水声信道多途效应对水声遥控的不良影响 ,使水声通讯的有效距离增大。

【总页数】4页(P55-58)
【作者】王珂; 刘永志; 祝向阳; 牛天星
【作者单位】第七六○研究所大连 116013
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
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3.浅海水下生产系统研究 [J], 董庆国
4.基于浅海声信道特征测量的舰船水下辐射噪声源级获取方法 [J], 刘玉财;陈毅;易文胜
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浅海水声信道中声信号特性研究

浅海水声信道中声信号特性研究随着现代技术的不断发展，海洋资源的开发利用越来越受到人们的关注。

而浅海区域是海洋资源最为丰富的地区之一，但同时也是海洋环境条件最为恶劣的地区。

声学信号作为传感器与浅海环境的重要交互媒介，其研究对于海洋资源开发利用至关重要。

本文从浅海水声信道中声信号的特性入手，综合国内外相关研究成果进行梳理，并对未来的研究方向进行展望。

一、浅海水声信道中声信号的传播机理浅海水声信道是海洋水声波传输的最重要的一种水声信道。

据研究表明，浅海水声信道的形成与以下因素有关：1.海底地形：不同的海底地形会对水声信号的传播能力产生影响，比如海底山脉、沟壑等地形会对水声信号的反射、散射和折射产生显著的影响。

2.海水的物理性质：浅海水体中水层之间存在明显的界面，海水的盐度、温度和压力等物理因素都会对水声信号的速度、传播方向以及衰减程度产生影响。

3.水下生物：浅海水体中的生物群落对水声信号的传播和接收均有显著影响。

比如鲸鱼、海豚等水生动物会发出强烈的声波，对水声信号的传播产生干扰；而某些海洋无脊椎动物（如海葵）则可能被用作水声通信的“天线”。

以上因素的综合作用构成了浅海水声信道中复杂的水声环境。

不同的海洋环境对声信号的传播和接收都会产生不同的影响，因此了解和研究浅海水声信道中声信号的特性非常重要。

二、浅海水声信道中声信号的特性1.多径效应多径效应是浅海水声信道中最显著的声学现象之一。

由于浅海水体中存在着复杂的地形和物理性质不同的水层，声波在传播过程中会经历多次反射、折射和散射等过程。

这些过程使得声波信号在接收端产生明显的多个迟到成分，从而对声信号产生衰减和扩散效应。

多径效应的研究对于提高浅海水声通信的抗干扰能力和提高系统灵敏度具有重要意义。

2.衰减效应衰减效应是指声波在传播过程中会逐渐失去能量，从而使得声波信号在一定距离后变弱或者消失的现象。

浅海环境中，水层之间具有强烈的界面反射和散射效应，同时水体中存在的杂质、悬浮物和生物等也会对声波的传播造成阻碍和衰减。

水声信道传输性能评估与优化技术研究

水声信道传输性能评估与优化技术研究水声信道是指利用水作为信号传输媒介的通信方式，是水下通信、水下声纳、水下声学观测和控制等方面的重要应用领域。

水声信道的传输性能影响着海洋监测、资源勘探和军事行动等方面的实际应用，并且会受到水温、盐度、水深变化等地理环境的影响。

如何对水声信道传输性能进行评估与优化技术研究成为研究热点。

一、水声信道传输性能评估技术1、传输距离水声信道传输距离受到水的传播损失、散射、多径传播和信道噪声等因素的影响，因此在传输信号时需要考虑传输距离。

通过衰减模型和波束形成等技术可以对水声信道传输距离进行评估，从而提高传输可靠性和效率。

2、信道带宽信道带宽是指该信道中信号可以传输的频带范围。

水声信道的信号受到海洋水域环境的影响，因此其带宽通常比较小。

对于水声信道，我们可以采用频率分集技术、多载波调制技术和码分多址技术等方法提高信道带宽，从而提高传输频宽和信息传输量。

3、误码率和位错率水声信道的误码率和位错率通常受到信道噪声的影响。

通过编码技术和解码技术可以提高信息传输的正确性和准确性。

其中，前向纠错码和卷积编码技术可以有效的降低误码率和位错率。

二、水声信道传输性能优化技术1、多种载波技术多种载波技术是指在不同频段使用不同载波方式，通过选择合适的载波信号可以优化信道传输性能。

例如，在高频段可以采用深水声波和扩谱技术，而在中频段可以采用PSK和FSK调制技术，从而提高信道带宽和传输速率。

在低频段可以采用频率分集技术和空间多址技术，使信道带宽得到更好的利用。

2、频率选择频率选择技术是指通过选择合适的频率范围，避免频率利用冲突和提高信噪比，从而降低误码率和位错率。

在水声通信中，频率选择技术可以有效的减少水声信道传输噪声和多径衰减，提高传输效率和可靠性。

3、倍增技术倍增技术是指在信号传输中采用多个发射器和接收器，同时传输多条信号，从而达到传输效果的同时进行多重检测和消除多重传播效应。

倍增技术可有效的提高信道传输可靠性和抗干扰性。

浅海水声信道中重复累积码性能研究

（．ｃｏｌｏｎｏｍａｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｆａｎＵｎｖｒｉ，Ｘａｎ３１０１ＳｈｏｆＩｆｒｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏｍｅｉｅｓｔｏＸｉｙｉｍｅ６０５，Ｆｊｎ，Ｃｉａｕｉａｈｎ；
２．ＫｅｂｒｔｒｆＵｎｒｔｒＡｃｕｔｍｍｕｎｃｔｏｎａｉｅＩｆｒｔｏｃｎｏｏｙｏｈｙＬａｏａｏｙｏｄｅｗａｅｏｓｉＣｏｃｉａｉｎａｄＭｒｎｎｏｍａｉｎＴｅｈｌｇｆｔｅ
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浅海水声信道特性与改进技术研究

浅海水声信道特性与改进技术研究随着现代军事技术的发展和海军的迅速发展，深海水声通信已经成为现代海战中不可或缺的一部分。

随着海军的发展，深海通信的应用也不断拓展，从最初的通讯、导航、大气观测等，到现在的海洋环境研究、资源调查、天气预报、污染监测和海底观测等方面，深海通信已经逐渐成为一个交叉领域。

而在深海通信中，浅海水声信道特性的研究和改进技术的开发，对于提高深海通信的效率和准确性至关重要。

一、浅海水声信道特性首先，浅海水声信道特性是什么？简言之，是指海水中传播水声波时，由于介质的复杂性（海水深度不同、温度、盐度、岩石地貌、海洋生物等因素的影响）而产生的信道效应，即噪声、色散、多径效应和湍流等。

特别是在浅海海域中，海底地形和海洋变化等因素会导致信道折射、反射、散射及扩散等效应的增强和信号衰减和失真，对水声通信和探测的准确性产生重要影响。

根据信道特性的影响，我们可以将水声信道划分为经典信道和强烈信道两种类型。

经典信道是指水声波传播的传统路径，传播距离较短，信号较强，受到的干扰较少；强烈信道则指传播距离较长的信道，信号衰减非常严重，多径效应严重等。

其次，探索浅海水声信道特性，需要了解影响信道的因素。

在海洋环境中，影响浅海水声信道的因素非常多，涉及海洋环境、海底地形、水深、海流、波浪等，同时，在声信号传播的过程中，还存在多种衰减和多径效应，导致声信号的失真和延迟。

这些因素对水声通信和探测的可靠性、准确性和效率产生了重要影响。

二、改进技术的研究在深海通信中，浅海水声信道特性的研究和改进技术的开发是逐渐增多和深入的。

目前，改进技术主要是通过调整和优化水声信号的传输参数，以提高通信和探测系统的性能和效率，通过使用信号处理算法来减小多径效应和衰减效应。

这些技术包括：1、信道建模信道建模是通过建立海洋环境、海底地貌、多径传播、散射效应等物理模型，来描述水声信道的输运特性。

通过对这些建模的不同因素进行数据采集和计算分析，可以为声信号的优化传输和接收打下坚实的基础。

水声通信系统中的信道编码技术研究

水声通信系统中的信道编码技术研究信道编码定理为人们探索信道的最佳编码方案提供了理论依据，但并没有指明如何获得好码。

目前，出现了多种信道编码方案，如RS 码、卷积码、级联码等。

本文简要介绍了RS 码和卷积码的基本原理，并进行了相应的计算机仿真，并给出了加入了RS 码和卷积码水声通信系统的水池实验数据，结果表明利用信道编码技术能够提高水声通信系统的误码性能。

（一）Reed －Solomon 码1960 年I.S Reed 和G .Solomond 提出RS 码,又称Reed －Solomon 码，RS 码是一类纠错能力很强的多进制BCH 码。

RS 码是在GF(q)上长度为N=q-1的本原BCH 码。

冗余根据可纠正错误确定，通常等于2t 个字符。

这样，编码具有k=q-2t-1个信息字符。

这种码具有N 个信息字符，可纠正t 个错误。

长度为N ，设计距离为=q-k δ的RS 码的生成多项式为：)())()(()(1321-----=δααααx x x x x g (1) 本论文系统中实现的编码器按图1工作。

开始编码前，向A0~A13或A0~A11单元写入信息字符（分别对应1个或2个可纠错码）。

P0~P15单元记载类构造器算出的校验多项式的系数值。

然后校验多项式系数和信息字相乘并相加，如图所示。

运算的结果得出校验字符，存入A0（此时，信息字符向左移位）。

生成过程继续，直到A15出现信息字高位元素。

这样，在编码中，为纠正1个错误，必须进行2次迭代；为纠正2个错误，必须进行4次。

∑图1 RS 码编码器的结构纠错码的译码问题，一直是编码理论中最感兴趣的课题之一。

RS 在短和中的码长下，具有很好的纠错性能，构造容易，故得到广泛应用。

RS 的译码基本上分为3步：第一步是由接收到的R(x)计算出伴随式；第2步由伴随式找出错误图样E(x)；第3步由R(x)- E(x)得到可能发送的码字C(x)。

记q(x)为信息多项式，则发送码字C(x)＝q(x)g(x)，接收到的码字:R(x)＝C(x)＋E(x) (2)设错误图样为:0122-n 11-n e e e e E(x)++++=--x x x n n (3)若信道产生t 个错误，则:1111)(l l t l t x Y x Y x Y x E t t +++=-- (4)i l x 称为错误位置数，表明错误发生在R(x)中的第n-il (1-n x 的系数算作第一位)，错误值为i Y ，则有：t t x Y x Y x Y S +++= 2211122222112t t x Y x Y x Y S +++= (5)t t t tt t x Y x Y x Y S 22222112+++=我们可以用上述的2t 个方程求出2t 个未知数i i y x ,，要直接求解上述方程比较困难。

水下声学信道建模与深度学习信号处理技术研究

水下声学信道建模与深度学习信号处理技术研究水下声学信道建模与深度学习信号处理技术是目前在水下无线通信领域内的热门研究方向，该技术能够有效地解决当前水下通信中的一系列问题，例如传输误码率高、数据传输速率慢、通信距离短、抗干扰能力差等问题。

一、水下声学信道建模水下传输信号的传播路径比较复杂，会受到水下生态环境、水体状态、声源特性等因素的影响。

因此，在进行水下无线通信时，必须充分考虑水下声学信道建模的问题。

传统的水下声学信道建模主要采用的是波动理论和统计学方法，但这些方法在处理海洋信道时存在一些局限性，例如模型的不准确性、数据量的不充分等。

因此，人们开始研究基于深度学习机器学习技术的水下声学信道建模方法。

深度学习技术的优点是能够自适应对信道特性进行建模，通过大量实验数据进行训练，有效地提高了水下信道建模的精度和准确性。

例如，深度神经网络模型能够自动地提取不同频率下的特征，并逐步构建出更为准确的水下声学信道模型。

二、深度学习信号处理技术传统的水下信号处理技术主要包括滤波、均衡和调制等方法，但这些方法不能完全解决水下信号处理问题。

随着深度学习技术的不断发展，人们开始将其应用于水下信号处理领域。

基于深度学习的水下信号处理方法主要包括自适应均衡、自动编码器、卷积神经网络等技术。

这些技术能够有效地降低信号的误码率、提高信号的传输速率和传输距离、增强信号的抗干扰能力等。

例如，利用卷积神经网络技术可以进行提取水下信号中的特征，从而实现信号的自适应均衡和处理。

此外，自动编码器技术也可以通过大量训练数据实现水下信号处理的自适应性，从而提高信号的处理准确度。

三、深度学习技术的应用与展望深度学习技术已经成为水下无线通信领域内的重要研究方向，其应用前景十分广阔。

一方面，深度学习技术可以用于构建更为准确的水下信道模型，从而为水下无线通信提供更为可靠的理论基础；另一方面，深度学习技术也可以用于水下信号的处理和解码，从而提高信号的传输速率和抗干扰能力。

针对浅海水声通信的极化码构造与应用研究

针对浅海水声通信的极化码构造与应用研究
邢莉娟;李卓;黄彦彪
【期刊名称】《西安电子科技大学学报》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】为了实现浅海环境中高速率和高可靠通信,研究了极化码编译码技术在浅海水声通信中的性能。

针对基于射线声学理论建立的时不变、准静止和时变3种浅海水声信道模型,采用蒙特卡罗构造算法完成相应极化码的构造,并分别与信道极化和信道退化构造算法、基对称扩展极化权重构造算法进行了复杂度和性能比较。

将构造的极化码作为文中基于正交频分复用的水声通信系统的信道编码方案,译码方案使用循环冗余校验辅助的串行抵消列表译码算法。

通过仿真模拟分析了上述3种信道中极化码的性能,并与码长和码率相同的低密度奇偶校验码的性能进行对比分析;结果显示在这3种信道中,在关注的信噪比范围内极化码相对于低密度奇偶校验码约有0.5 dB~1.2 dB的增益。

3种信道仿真对比结果表明,基于信道构造编码的极化码相比低密度奇偶校验码在恶劣的信道环境中有更好的增益效果,且极化码有更低的编译码复杂度,证明了极化码在能量和资源受限的浅海水声通信中具有广阔的应用前景。

【总页数】10页(P116-125)
【作者】邢莉娟;李卓;黄彦彪
【作者单位】西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.22
【相关文献】
1.可逆 QC-LDPC 码的构造及其在水声通信系统中的性能
2.串行级联码在浅海水声通信中的性能研究
3.极化码在OFDM水声通信中的应用研究
4.水声通信中极化码的应用研究
5.极化码在水声通信系统中的应用研究
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LDPC码及其在浅海OFDM水声通信系统中的应用研究和DSP实现的开题报告

LDPC码及其在浅海OFDM水声通信系统中的应用研究和DSP实现的开题报告一、研究背景和意义随着水声通信技术的发展，深海水声通信系统已经发展成为可以在海底深度超过1000米的异地水声通信系统。

但是浅海水声通信系统的传输距离较短，同时受到海洋环境的限制，传输可靠性和带宽利用率较低。

LDPC码( Low Density Parity Check Code)作为一种高效的错误控制编码方案，具有低复杂度、低误码率、可迭代解码等优点，已成为当前无线通信、数字电视、光存储等领域的主流信道编码方案本课题将研究LDPC码在浅海OFDM水声通信系统中应用的可行性，在DSP平台上实现LDPC码的编解码算法，提高浅海水声通信系统的传输可靠性和带宽利用率。

二、研究内容和目标本课题主要研究内容如下：1、LDPC码在浅海OFDM水声通信系统中的应用分析：研究LDPC码在深海和浅海的通信系统中的应用特点和优缺点对比，分析LDPC码在OFDM水声通信系统中的可行性。

2、浅海OFDM水声通信系统模型：建立浅海OFDM水声通信系统模型，包括信道模型、调制方式、调制码率等参数设置。

3、LDPC码的原理和算法研究：介绍LDPC码的基本原理、编码过程和解码过程，并研究使用迭代译码算法解码的方式，例如Tanner图。

4、LDPC码的DSP实现：在TMS320C6678 DSP平台上实现LDPC码的编解码算法，探索高效的实现方案。

5、LDPC码在浅海OFDM水声通信系统中的性能评估：通过Monte Carlo仿真分析LDPC码在不同信噪比、不同码率和不同信道情况下在浅海OFDM水声通信系统中的性能，同时比较LDPC码和其他错误控制码的性能差异。

本课题的研究目标是基于LDPC码的浅海OFDM水声通信系统，能够提高浅海水声通信的传输可靠性和带宽利用率，为实际应用提供技术支持和技术保障。

三、研究方法和步骤本课题的研究方法主要包括理论分析、仿真分析和实验实现。

水声通信网络中的信道分析与优化

水声通信网络中的信道分析与优化随着人类社会的发展和科技的进步，我们对于海洋的领域也越来越关注。

而通信技术的进步正是推进人类了解和利用海洋的重要推动力之一。

而在水下通信技术中，水声通信技术研究得到越来越广泛的关注和应用。

水声通信技术以声波作为传输介质，具有频谱范围宽广、信道复杂、瓶颈问题等特点。

为了解决水声通信技术中的信号传输和传输率低、错误率高的问题，需要对水声通信网络中的信道进行分析和优化。

水声通信网络中的信道分析与优化是要对水声通信技术进行研究和改进首先需要解决的问题。

一、水声通信信道的分析1.水声通信信道的特点水声通信信道具有复杂性、无线穿透性和信道衰减。

在水声通信信道中，水流、海底反射、散射和吸收等因素会对信号进行干扰影响，从而降低信号的传递和传输效率，增加了信道传输的难度和复杂度。

所以，具有适应水声通信信道的特殊技术方案的研究和应用显得尤为重要。

2.信道传输的分析对于水声通信网络中的信道进行分析，需要从信道传输的角度出发，首先分析信道的输入输出特性。

水声信道的输入输出主要是声信号在传输过程中所受到的衰减、多径效应和频散效应等影响，它们都是造成期望信号与噪声信号混杂在一起的原因。

其中最主要的干扰是由多径效应引起的。

在水声信道中，由于水声波相对于电磁波来说速度较慢，故水声波在传输过程中会产生多次反射、折射和散射，从而在接收端叠加形成多径效应，影响传输速率和传输质量。

3.信道建模的分析对于水声通信网络中的信道进行分析，信道建模是不可避免的一个关键问题。

建立完整的信道模型可以更加直观地解释信道内的传输机理，促使人们深入地了解信道内的各种特性和现象，从而更有效地进行信道预测和信号优化。

常用的建模方法有多径分离法、主成分分析法、小波分析法等。

其中，多径分离法在信道建模中使用最广泛，可以适应不同的多径信道模型，提取多径信息并分离出多径衰落信道，具有高精度和可靠性的优点。

二、水声通信信道的优化1.信号处理的优化在信号处理方面，降低信噪比是提高水声通信信道传输质量的关键。

基于浅海水声信道的原模图LDPC码的设计与分析

基于浅海水声信道的原模图LDPC码的设计与分析
肖旻;张泽旺
【期刊名称】《重庆邮电大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2018(030)004
【摘要】针对浅海水声信道所带来的信号干扰和失真,研究了结构简单、纠错性能优秀、实现复杂度低的原模图(protograph-based low density parity check,PLDPC)码,发现在原模图中引入度为1的变量点以及均匀化基础矩阵行重这2种方法均可以提高PLDPC码在浅海水声信道下的性能,并在此基础上提出了新的PLDPC码设计准则.进而在浅海水声信道下,利用PEXIT(protograph extrinsic information transfer)理论分析方法,对基于不同设计准则的PLDPC码的门限值进行了分析.理论分析及系统仿真结果均表明,在所提出的准则约束下,设计出的PLDPC码在浅海水声信道下的性能优于传统PLDPC码.
【总页数】6页(P492-497)
【作者】肖旻;张泽旺
【作者单位】厦门理工学院通信工程系,厦门361005;厦门理工学院通信工程系,厦门361005
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.22
【相关文献】
1.基于原模图LDPC码的分布式联合信源信道编码 [J], 洪少华;王琳
2.浅海水声信道中原模图LDPC码的设计及性能分析 [J], 陈震华;许肖梅;陈友淦;苏海涛
3.基于原模图的欧氏几何准循环LDPC码 [J], 刘原华;何华
4.基于等差数列与原模图的QC-LDPC码构造方法 [J], 袁建国; 孙乐乐; 范福卓; 袁梦; 刘家齐; 郑德猛
5.基于原模图的欧氏几何准循环LDPC码 [J], 刘原华; 何华
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不同海底地形下海洋信道对水声通信的影响

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｅａｂｅｄｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉＳｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｐａｔｈｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉ
收稿日期：２０１３ — １１．２５．网络出版时间：２０１５ — ０４ — １４．基金项目：国家自然科学基金重点项目（６１４３１００４）；国家自然科学基金青年基金资助项目（６１４０１１１４）；水声技术重点实验室基金资助项目（９１４０Ｃ２００８０４１４０Ｃ２０００１）．作者简介：孙宗鑫（１９８０一），男，讲师，博士．通信作者：孙宗鑫，Ｅ — ｍａｉｌ：ｓｕｎｚｏｎｇｘｉｎ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ａｎ．
利用ＭＰ算法估计信道的冲击响应，克服了时反信道的ＩＳＩ，使误码率大幅降低。文献［１４］利用导频迭代更新的方式对水声通信信道进行均衡，得到了较好的效果。在各种水声信道中，海底的散射无疑是形成多径干扰的重要因素，对信号检测、信息传输、时间测量等有非常大的影响。文献［１５］通过零相关窗信号测量水声信道，抑制了各多径之间的互相干扰，使信道冲击响应更加准确。为了研究不同的海底地形对水声通信的影响，本文首先分析了水声信道多径信道模型，给出了信号多径比¨ 。。（ｓｉｇｎａｌｔｏｍｕｈｉｐａｔｈｒａｔｉｏ，ＳＭＲ）定义；然后针对实际测量得到的阿拉伯海西北部３种典型海底地形的海洋信道冲激响应，分析了不同海底地形的ＳＭＲ特』生；最后以ＳＭＲ作为标准对直扩信号（ＤＳＳＳ）在信道中的表现进行了分析。

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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｎｏｓｔａｎｄａｒｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｓｆｏｒｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃ（ＵＷＡ）
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — １０９３．２０１３．１１．０１０
Ｅｆｆｅｃｔｓ０ｆＤｉｆｆｅｒｅｎｔＳａｌｌｏｗＷａｔｅｒＡｃｏｕｓｔｉｃＣｈａｎｎｅｌＭｏｄｅｌｓｏｎＥｒｒｏｒ — ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓ
ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｄｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｓｏｎｃｈａｎｎｅｌｅｒｒｏｒ－ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｃｏｄｅ（ｔａｋｉｎｇＬＤＰＣ
ｃｈａｎｎｅｌａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＵＷＡｃｈａｎｎｅ１．ＤｉｆｆｅｒｅｎｔＵＷＡｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｓａｒｅ
ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｆｕｊｉａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＯｃｅａｎ＆ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＸｉａｍｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ３６１００５，Ｆｕｊｉａｎ，Ｃｈｉｎａ）
进一步验证了上述结论。
关键词：通信技术；水声通信；信道模型；信道纠错码；ＬＤＰＣ码
中图分类号：ＴＮ９２９．３文献标志码：Ａ文章编号：１０００ — １０９３（２０１３）１１ — １４０４－０８
（１．厦门大学水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室，福建厦门３６１００５
２．厦门大学海洋与地球学院，福建厦门３６１００５）
摘要：由于水声信道复杂多变，很难进行信道建模，迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象，往往需要采用不同的水声信道模型，而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度，在分析时不变信道模型、时变信道模型和准静止衰落信道模型的基础上，结合高效信道纠错码（以ＬＤＰＣ码为例），讨论了水声信道模型差异对研究纠错码性能可能带来的影响，为实际设计水声通信系统提供参考。仿真结果表明，尽管不同信道建模方式对系统解码的具体信噪比数值要求不大相同，但编译码参数优化设计的方案基本一致，海试数据则
第３４卷第１１期
２０１３年１１月
兵
ห้องสมุดไป่ตู้
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学
报
Ｖｏ１．３４ＮＯ．１１
ＮＯＶ．２Ｏ１３
ＡＣＴＡＡＲＭＡＭＥＮＴＡＲＩＩ
浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响
陈友淦，许肖梅，张兰，林梅莫
ＣＨＥＮＹｏｕ．ｇａｎ一，ＸＵＸｉａｏ．ｍｅｉ一，ＺＨＡＮＧＬａｎ，ＬＩＮＭｅｉ．ｙｉｎｇ，
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＡｃｏｕｓｔｉｃＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄＭａｒｉｎｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，
ｒｅｑｕｉｒｅｄｏｒｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｕｒｐｏｓｅｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅＵＷＡｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ．ＩｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＵＷＡｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｉｎｇｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．Ｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｃｈａｎｎｅｌｅｒｒｏｒ —