浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响
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
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 ：Ｔ ９ １ Ｎ １． ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １ ０ ．６ ０２ １） ５０ ６ ．５ ０ ０３ ３ （０ ０一 ．４ ７０ ０ ＤＯＩ 码 ： １． ６ ￣ｉ ｎ ０ ０３ ３ ．０ ００ ． ４ 编 ０３ ９ ． ｓｌ ０ —６ ０２ １ ． ０ ９ ｓ ５０
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浅海水声通信中纠错编码的应用
２１ ０ １年 ２ 月 舰船科学技术
Ｖｏ ． ３．ＮＯ ２ １３ ． Ｆｅ ｂ．，２ ０１ １
Ｓ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＨＩ ＣＩ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
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 ７ ０ ７ ； １ ｑ国 陕 １０ ５
２ 水 下信 息与控制 重 点实验 室 ， 西 西安 ７ ０７ ） ． 陕 １ ０ ５
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 Ｂ Ｌ Ｈ Ｐ 建立 Ｅ Ｌ Ｏ 射线模型 的时变 衰落水
Ｌ Ｕ Ｌ ｉ ，ＩＢ ｎ ｉ ， Ｅ Ｌｎ Ｇ ａｄ ｎ ’ Ｉ ｅ Ｊ ａ ｇｊ ｅ ＹＵ ｉｇ ， ＡＮ Ｈｕ —ｏ ｇ ’ （ ． ｈ ０ ｓ ａｃ ｎ ｔｕｅ ｏ ＳＣ，Ｘｉ ｎ ７ ０ ７ Ｃ ｉａ １ Ｔ ｅ７ ５ Ｒｅｅ ｒｈ Ｉｓｉ ｔ ｆＣ Ｉ ｔ ’ １ ０ ５， 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 ： Ｔ ９ ． Ｎ１ ７ １
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
【相关文献】
1.基于定点DSP的浅海水下通讯控制技术 [J], 张静;杨继英
2.星载SAR浅海水下地形和水深测量模拟仿真--水下地形高度、坡度和方向与可测水深分析 [J], 傅斌;黄韦艮;周长宝;杨劲松;史爱琴;厉冬玲
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
5.小型水下机器人在复杂浅海海域地震采集作业中的应用 [J], 梁家豪;汪国春;廖昌忠;陈静远;梁冰
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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 ； Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ码
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ９ ２ ９ ． ３ 文献 标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — １ ０ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — １ ４ ０ ４ － ０ ８
（ 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 ３ ６ １ ０ ０ ５
２ ．厦 门大 学 海 洋 与地 球 学 院 ， 福建 厦门 ３ ６ １ ０ ０ ５ ）
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Ｌ Ｄ Ｐ Ｃ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 ３ ４卷 第 １ １期
２ ０ １ ３年 １ １月
兵
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Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ． １１
ＮＯ Ｖ ． ２ Ｏ１ ３
ＡＣ ＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴ ＡＲＩ Ｉ
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
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