Turbo碼在淺海水聲通信中的性能仿真.pdf

1、海洋是21世紀(jì)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的寶貴財(cái)富和最后空間，水聲通信與國防軍事保障、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和科學(xué)考查、海洋漁業(yè)、海洋礦產(chǎn)開發(fā)等都有密切聯(lián)系，具有重要的軍事和民用意義。由于聲波是目前水下通信最為有效的載體，因此水聲通信成為目前水下無線通信最有效的技術(shù)手段。 水聲信道是迄今為止最為復(fù)雜的無線通信信道之一，其固有的時(shí)-空-頻變以及窄帶、高噪、強(qiáng)多途干擾、傳輸時(shí)延大等信道特征，給水聲通信的有效性和可靠性帶來巨大的挑戰(zhàn)。要實(shí)現(xiàn)有效可靠的信

2、息傳輸性能，信道糾錯(cuò)碼是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。Turbo碼近年來成為信息論和編碼界研究的熱點(diǎn)，它巧妙地將卷積碼和交織器結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)編碼的思想；同時(shí)，采用了軟輸出迭代譯碼來逼近最大似然譯碼，在低信噪比下獲得了接近香農(nóng)限的優(yōu)異性能。將抗衰落抗干擾能力強(qiáng)的Turbo碼引入條件惡劣的水聲信道，對(duì)提高水聲通信系統(tǒng)的性能是一次有益的嘗試，其研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用前景。 本文簡要介紹了國內(nèi)外水聲通信的研究進(jìn)展，分析了淺海水聲信道的物

3、理特性，闡述了Turbo碼的基本編譯碼原理，推導(dǎo)了MAP(Maximum A Posterior)和SOVA(Soft Output Viterbi Algorithm)算法，并在BELLHOP射線模型的基礎(chǔ)上建立了淺海水聲信道模型，基于MATLAB軟件環(huán)境進(jìn)行了Turbo碼在淺海水聲通信系統(tǒng)中的性能仿真研究。論文首先比較了不同分量碼、編碼速率、交織長度、譯碼算法、迭代次數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)在淺海水聲信道中對(duì)Turbo碼性能的影響，在淺海典型的

4、等聲速、正聲速和負(fù)聲速梯度下，分析了采用Turbo碼的水聲通信系統(tǒng)性能的變化，探討了不同發(fā)射頻率、聲源深度、接收深度、接收距離等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并考慮了結(jié)合調(diào)制方式和均衡技術(shù)后，系統(tǒng)可能獲得的性能增益。仿真結(jié)果表明，Turbo碼在淺海水聲信道下具有良好的性能，基本上滿足對(duì)淺海水聲通信性能的要求。論文的最后給出了全文的總結(jié)與展望。 本文的創(chuàng)新之處在于綜合考慮了多個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了淺海水聲信道中Turbo碼性