本文關(guān)鍵詞：基于多元LDPC碼水聲擴頻通信系統(tǒng)仿真　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 水聲通信 LDPC 擴頻 多載波 糾錯編碼

【摘要】：隨著人口膨脹性的增長,而可供開采的陸地資源逐步枯竭。由于70%的地球表面都是海洋,其蘊藏著豐富的海洋資源,各國紛紛加快對海洋的探索和開發(fā)步伐。集海洋學(xué)科、信息學(xué)科為一體的水聲技術(shù)作為海洋開發(fā)的主導(dǎo)技術(shù)之一越來越受到各國的重視,但水下信道是一個極其復(fù)雜的時-空-頻變參多徑衰落信道,極大的制約了水聲信號在高速率,遠距離,低誤碼的傳輸。當(dāng)前,信道糾錯編碼技術(shù)對于無論是相干調(diào)制,還是非相干調(diào)制方式下的水聲通信系統(tǒng)都是不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。針對水聲信道的特征,將LDPC碼應(yīng)用到擴頻水聲通信系統(tǒng)中,可以提高系統(tǒng)的頻帶利用率和可靠性。低密度奇偶校驗(LDPC)碼具有:結(jié)構(gòu)簡單、編碼增益高、在高斯信道下接近香農(nóng)限的性能和強大的糾錯能力;抗突發(fā)性差錯的特性,不需加入交織器,避免可能帶來的時延且在頻率選擇性衰落信道中具有良好的性能;譯碼是并行的,延時遠遠小于傳統(tǒng)Turbo碼的串行迭代譯碼算法。LDPC碼可降低在水聲信道傳輸時的信號失真,展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。水聲信道的多徑干擾會對信號產(chǎn)生嚴重的衰落,是現(xiàn)代水聲通信發(fā)展的瓶頸之一。擴頻技術(shù)、均衡技術(shù)、分集技術(shù)等是目前發(fā)展較為成熟的抗多徑干擾技術(shù)。擴頻技術(shù)既能有效的抗多徑干擾,又有很好的多址性能,也是構(gòu)建水下通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。論文首先介紹包括傳播損失、信道噪聲、多徑干擾、多普勒效應(yīng)等水聲信道的基本特征,并對頻率選擇性衰落、時間選擇性衰落、瑞利信道衰落特性進行定量的描述,建立了時變的水聲信道模型;其次,提出一種V型結(jié)構(gòu)的QC-LDPC碼校驗矩陣的構(gòu)造方法,通過迭代編碼來實現(xiàn)線性編碼,降低編碼的復(fù)雜度,并對LLRBP譯碼算法進行改進,提供準(zhǔn)確的譯碼信息;在基于擴頻的基礎(chǔ)上,加入LDPC碼信道糾錯編碼技術(shù),設(shè)置仿真參數(shù),驗證分析不同階域的LDPC碼的糾錯性能以及LDPC碼結(jié)合擴頻技術(shù)應(yīng)用在水聲通信中的優(yōu)勢;最后,介紹了包括MC-CDMA、MC-DS-CDMA、MT-CDMA的多載波擴頻理論,并比較其優(yōu)缺點,最終提出LDPC碼MT-CDMA多載波擴頻水聲通信系統(tǒng),設(shè)置仿真參數(shù),在不同碼長、不同調(diào)制方式下進行仿真,對比RS碼下系統(tǒng)的誤碼率,證明本文提出的系統(tǒng)優(yōu)化具有一定的合理性和實用性。
[Abstract]:With the increase of population expansion, the land resources available for exploitation are gradually depleted. Because 70% of the earth's surface is full of oceans, it is rich in marine resources. Many countries have accelerated the exploration and development of the ocean. As one of the leading technologies of marine development, underwater acoustic technology, which integrates ocean science and information science, has been paid more and more attention by many countries. But underwater channel is an extremely complex time-space-frequency variable-parameter multipath fading channel, which greatly restricts the transmission of underwater acoustic signal at high speed, long distance and low error code. Channel error correction coding technology is an indispensable key technology for underwater acoustic communication system, whether coherent modulation or non-coherent modulation mode, aiming at the characteristics of underwater acoustic channel. The application of LDPC code to the spread spectrum underwater acoustic communication system can improve the bandwidth efficiency and reliability of the system. The low density parity check (LDPC) code has simple structure and high coding gain. Under Gao Si channel, the performance of approaching Shannon limit and strong error correction ability; In order to avoid the possible delay and have good performance in frequency-selective fading channel, no interleaver is needed to resist sudden error. The decoding is parallel, and the delay is much less than the conventional serial iterative decoding algorithm. LDPC-code can reduce the signal distortion in underwater acoustic channel transmission. The multipath interference of underwater acoustic channel will cause serious fading of the signal, which is one of the bottlenecks of the development of modern underwater acoustic communication: spread spectrum technology, equalization technology. Diversity technology is a mature anti-multipath interference technology. Spread spectrum technology not only can resist multi-path interference effectively, but also has good multi-access performance. It is also the key technology to construct underwater communication network. Firstly, this paper introduces the basic characteristics of underwater acoustic channel, including propagation loss, channel noise, multipath interference, Doppler effect, and frequency selective fading. The time-selective fading and Rayleigh channel fading characteristics are quantitatively described and the time-varying underwater acoustic channel model is established. Secondly, a method of constructing V-type QC-LDPC code check matrix is proposed. The linear coding is realized by iterative coding, and the complexity of coding is reduced, and the LLRBP decoding algorithm is improved. Providing accurate decoding information; On the basis of spread spectrum, the LDPC code channel error correction coding technology is added to set the simulation parameters. Verify and analyze the error-correcting performance of LDPC codes in different order domains and the advantages of LDPC codes combined with spread spectrum technology in underwater acoustic communication. Finally, the multi-carrier spread spectrum theory including MC-CDMA-MC-DS-CDMA-MT-CDMA is introduced, and its advantages and disadvantages are compared. Finally, the LDPC code MT-CDMA multi-carrier spread spectrum underwater acoustic communication system is put forward. The simulation parameters are set up, and the simulation is carried out under different code length and modulation mode, and the bit error rate of the system under RS code is compared. It is proved that the system optimization proposed in this paper is reasonable and practical.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.3

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本文編號：1437052