淺海水聲通信中非規則LDPC碼的構造、最佳化和套用研究

《淺海水聲通信中非規則LDPC碼的構造、最佳化和套用研究》是依託廈門大學，由劉勝興擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：淺海水聲通信中非規則LDPC碼的構造、最佳化和套用研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉勝興
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

時變強多途干擾是淺海水聲信道數據可靠傳輸的主要障礙，也是目前水聲相干通信迫切需要解決的關鍵技術問題之一。針對該問題對淺海水聲信道自適應均衡、非規則LDPC碼的構造、最佳化和套用，以及兩者的級連、疊代運算等展開深入研究；採用密度進化算法分析淺海水聲信道中LDPC碼的解碼閾值，搜尋最優度分布函式對，PEG方法構造相應非規則LDPC碼；研究校驗矩陣H的結構、解碼算法、級連模式、碼長和信道自適應參數等對所構造非規則LDPC碼性能的影響機制；構建Turbo-LDPC碼，分析其在淺海水聲信道中的解碼性能並將其與傳統Turbo碼、LDPC碼進行比較；DSP軟體方法實現LDPC碼的實時編解碼；基於DSP成功研製一套高速水聲相干通信實驗樣機，實現通信距離5~8km，傳輸速率5kbits/s，系統誤比特率小於10-5的通信性能。本項目的順利實施有望為海洋方面的科研和生產活動提供一種高新技術支持。

結題摘要

水聲通信在軍事和民用領域都有重要套用價值，如海洋環境監測、海洋資源勘探、海洋科學研究和水下蛙人語音通信等。本項目針對水聲通信關鍵技術之一的高效信道糾錯編碼，即LDPC碼展開深入研究，不僅具有重要的科學意義，也有重大的套用價值。本項目建立了一種基於BELLHOP射線理論的時變淺海水聲信道仿真模型。研究了發射/接收機相對運動、海面波浪傳播等信道邊界變化等對淺海水聲信道衝擊回響的影響機制。分析了聲波頻率、聲速剖面、海底沉積物參數、海水聲吸收和海面聲反射等因素的影響。將LDPC解碼輸出反饋輸入到自適應判決反饋均衡器（DFE），建立了一種適用於淺海多途水聲信道，有很強抗碼間干擾能力的DFE-LDPC疊代解碼結構，導出了該結構中變數節點解碼器和校驗節點解碼器的EXIT曲線，採用EXIT曲線匹配方法對LDPC碼在多途淺海水聲信道中的解碼閾值進行了分析。提出了一種採用差分進化算法對LDPC碼度分布對函式進行最佳化的新方法，給出了不同信道和不同碼率的最佳化設計實例。基於TI公司TMS320 C6713 DSP成功研製了一套通信速率5.0kbps的實時水聲通信系統。進行了水池和廈門港海淺海水聲數據傳輸試驗，取得了傳輸距離5km，誤比特率小於10-5的良好通信效果。將該系統與WT2000聲碼器相結合，實現了一種具有較高語音質量的水下實時語音通信系統。本項目積累了大量的實驗仿真和現場測試數據，所取得的研究成果有望為海洋科學研究和海洋環境監測等提供一種高新技術支持。