[发明专利]一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法

说明书

本发明涉及一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法，属于无线通信编码及交织技术领域。所述水下抗干扰传输方法将待传输的信息比特依次经信源交织再进行校验；接着进行Spinal信道编码及信道交织；最后，经OFDM调制及上变频发送到水声时变信道；接收信号处理模块接收传输来的信号依次进行解调、信道解交织；再进行Spinal解码以及解校验，最后进行信源解交织输出恢复的信息比特。所述方法具有实现灵活且不用刻意考虑矩阵维数的特点；有效降低了误码率；此外，还采用Spinal短码编码作为信道编码，与其他信道编码相比，复杂度相对较低；在不增加甚至降低复杂度时，大大改善连串错误，即能应对突发干扰。

技术领域

本发明涉及一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法，属于无线通信编码及交织技术领域。

背景技术

随着海底资源的探索，海洋环境的监测等各项海洋开发事业的迅速发展，各种数据信息利用水声信道和水声通信系统进行传送的需求大大增加。水声信道具有环境噪声高、传输损耗大等特性，极大限制了水声信号的传输效率和传输性能。

由Jonathan Perry等人于2011年首次提出的脊髓码，也称为无速率spinal码。Spinal码已被证明在二进制对称及高斯信道都能逼近香农容限，也可适用于时变信道，且具有编码构造简单、实用性强以及效率高的优势。

Spinal码利用译码码树进行译码，无论源码有多大都可完成译码，并且即使是短码，也可获得较好的译码特性。Spinal码的研究工作已经受到了广泛关注，但与现在已商业化的Turbo码、LDPC码以及极码相比，其研究还处于初步阶段。

现有的Spinal码应用主要是信道编码级联：比如内码采用LDPC、外码采用spinal码，主要是为提升误码率性能而提出的改进编码方案。本专利致力于从交织出发，结合Spinal信道编码，提出一种性能优异的水声信道下基于交织及spinal码的传输方法。

现有交织技术虽然已经能明显降低复杂度，但由于设计过于简单，因此在抗干扰上的效果并不理想。本发明的目的是在小幅增加系统复杂度情况下，通过素数码交织技术进一步提升现有spinal码的误码率性能及抗干扰性能。

在水声通信中，水声信道的一些特性容易造成接收端接收的信号波形发生严重的畸变失真，如果在信号传输的过程中引入素数码交织及脊髓码，能够一定程度上减少误码率和提高抗干扰性。

发明内容

本发明的目的在于从信源及信道编码两方面结合实现水下声道信系统信息传输的容量，并进一步提升可靠与安全性，提出了一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于素数码交织及脊髓码编码的水下抗干扰传输方法所依托的水下抗干扰传输系统包括系统参数初始化模块、发送信号处理模块、交织参数控制单元、时变水声信道模块和接收信号处理模块；

其中，发送信号处理模块包括信源交织单元、校验单元、spinal编码单元、信道交织单元以及调制单元；接收信号处理模块包括解调单元、信道解交织单元、spinal解码单元、解校验单元以及信源解交织单元；

本系统中各模块及单元的连接关系如下：

时变水声信道模块与发送信号处理模块和接收信号处理模块相连，具体地，时变水声信道模块分别与调制单元和解调单元相连；系统参数初始化模块与发送信号处理模块以及接收信号处理模块相连，具体的，系统参数初始化模块分别与其中的校验单元、spinal编码单元、调制单元、解调单元、spinal解码单元以及解校验单元相连；交织参数控制单元分别与信源交织单元、信道交织单元、信源解交织单元以及信道解交织单元相连；

本系统中各模块及单元的功能如下：