水声通信中自适应信道编码关键技术研究

目前几乎所有的水声信道编码都是基于非自适应系统设计，按照最坏信道质量下考虑信道编码方案，必然导致非常低效的信道利用率。针对水声信道大起伏、强多途等时变特性，本项目首次在水声通信中提出采用自适应信道编码方法进行水声数据传输设计。项目将主要解决两个关键问题，一是对水声信道进行低复杂度实时估计，并向发送端传送信道状态信息（Channel State Information, CSI）；二是接收端在已知信道状态信息（信道冲激函数、信噪比）下进行自适应算法，确定最优的信道编码方案。项目将分析信道估计误差和估计时延对自适应信道编码水声通信系统的影响，在获取一批具有较大创新基础理论成果的基础上，把自适应信道编码技术应用于实际的水声通信系统，并在不同海洋信道条件下进行性能测试和对比。

复杂多变的海洋环境声信道特性使得水声通信系统的性能难以提高，信道编码是提高水声通信系统数据传输可靠性的一个重要环节。针对大动态变化范围的时-频-空变水声信道特征，本项目开展了水声通信中的自适应信道编码关键技术研究，取得了如下的研究成果。.1.极端海洋环境下的水声信道传输特性研究。研究了风浪所引起的海面粗糙度、水中存在气泡帷幕、水下打桩强噪声源以及海洋哺乳动物生物噪声等对声传播的影响。.2.水声信道状态参数的估计。对自适应信道编码系统水声信道的状态参数，包括多普勒频移估计、载频偏移和脉冲干扰估计等参数估计进行研究，提出了一种多分量线性调频（LFM）信号的水声信道估计方法；提出了一种适用于稀疏水声信道多阵元接收下的低复杂度联合信道译码的迭代信道估计方法。 .3.水声信道状态参数估计误差对系统性能影响的研究。开展了浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析影响研究；分析了信道状态信息（CSI）估计误差、信噪比（SNR）估计误差等参数对通信系统性能的影响，分析了水声通信系统对时变信道的敏感性。.4.高效信道编解码方案研究。开展了重复累积码（RA码）、非规则QC-LDPC码、原模图LDPC码的性能研究；开展了LDPC码在多输入多输出 (MIMO) OFDM系统中的性能研究。.5.自适应信道传输系统设计及其编解码算法研究：码率兼容RC-LDPC码、码率兼容RC-QC-LDPC码的研究；基于OFDM的动态编码协作（DCC）技术在自适应信道编码水声通信系统中的应用研究。.6.自适应信道编码关键技术在实际海洋信道中的实验研究： RC-LDPC码和RC-QC-LDPC码在福建泉州肖厝海域和厦门五缘湾海域的海试研究和性能分析。.在水声通信与海洋声学学科等核心刊物上发表研究论文21篇；国际会议论文17篇，四大检索系统SCI/EI收录论文28篇；获得国家发明专利2项，申请国家发明专利2项。组织国内水声通信技术学术研讨会7次，参加国际学术会议16人次，国内学术会议10人次。培养海洋声学方向博士2人和拟毕业博士3人，与国外联合培养博士研究生2位，硕士毕业研究生6人。协助CCTV-10走近科学栏目进行“水下噪声”专题知识介绍。