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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117061281B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311079222.2，技术领域涉及：H04L25/02；该发明授权基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法是由涂星滨;付雁冰;方浩;魏艳;章旻昊;瞿逢重设计研发完成，并于2023-08-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法，包括：S1：将水听器接收到的通带信号经带通滤波器滤波后，通过下混频和匹配滤波器进行处理，经过载波频率偏移估计和补偿后，通过重采样得到基带符号；S2：将基带符号作为输入，进行信道估计，得到原始基带信道；S3：使用基于最小均方误差均衡器的信道短化算法对原始基带信道进行短化，减少抽头的数量；S4：选择水声信道的能量集中的抽头进行圆球译码。本发明使用了信道短化结合迭代圆球译码的方法，平衡了计算复杂度和解调性能之间的关系。

本发明授权基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法在权利要求书中公布了：1.一种基于信道短化和圆球译码的水声通信迭代序列估计方法，其特征在于，具体包括以下步骤： S1：将水听器接收到的通带信号经带通滤波器滤波后，通过下混频和匹配滤波器进行处理，经过载波频率偏移估计和补偿后，通过重采样得到基带符号； S2：将基带符号作为输入，进行信道估计，得到原始基带信道； S3：使用基于最小均方误差均衡器的信道短化算法对原始基带信道进行短化，减少抽头的数量；所述信道短化算法具体为：将原始的信道冲激响应作为输入，利用导频序列完成信道估计后，让原始基带信道经过一个有限脉冲响应滤波器，以目标脉冲响应与经过短化均衡器后的脉冲响应之间的均方误差最小为优化目标设计有限脉冲响应滤波器，并考虑噪声的影响，经过最小均方误差均衡器后，得到短化后的基带信道； S4：选择水声信道的能量集中的抽头进行圆球译码，具体为：根据判决反馈均衡器的解调结果计算初始半径，再选取能量较大的连续抽头进行圆球译码，对圆球半径以内的信号进行搜索，在维特比算法的基础上利用圆球译码删除大于圆球半径的路径，找到似然度最大的发射序列作为解调结果；所述圆球译码只针对能量较大的连续抽头进行译码，为了消除能量较弱的抽头带来的符号间干扰，在进行下一次译码之前，接收向量需减去能量较弱的抽头带来的干扰量，再进行圆球译码，实现迭代干扰消除，经过几次迭代后，得到最终的解调结果； 所述S1中，对于单输入单输出系统模型，水听器接收到的基带信号y表达式为： y＝Hx+n 式中，x是长度为N的发射信号，H是长度为L的信道向量h的拓普利兹矩阵，维数为N+L-1×N；n是长度为N+L-1的加性高斯白噪声，接收到的信号y的长度为N+L-1；矩阵H的表达式如下： 所述S3具体通过如下子步骤实现： 3.1构建能量窗口模型，创建优化问题并简化； 计算等效信道在窗口内连续抽样的能量和等效信道在窗口外连续抽样的能量其表达式如下： 即矩阵矩阵 其中，heff中hwin窗口内的连续抽样的信道抽头表达式为： heff中除hwin窗口外的连续抽样的信道抽头表达式为： 式中，heff表示原始基带信道与最小均方误差均衡器卷积后输出的等效信道，其长度为L+t-1，其中t为最小均方误差均衡器w的长度；hwin表示heff中选取的一段窗口，窗口内是起始位置为s的连续v+1个抽样的信道抽头； hs表示位置s处的信道冲激响应，以此类推；w0表示位置s处的最小均方误差均衡器的传递函数，以此类推； 创建优化问题：优化的目标是使得经过最小均方误差均衡器后的等效信道在一个窗口内连续抽样的能量Hwin固定情况下，等效信道在窗口外连续抽样的能量Hwall之比最小，得到优化问题的表达式如下： 式中，Rn是噪声的相关矩阵； 同时对矩阵A做cholesky分解，表达式如下： 式中，Δ是对角矩阵，对角线元素是矩阵A的特征值；Q是由矩阵A的特征值对应的特征向量构成的正交矩阵； 简化优化问题：定义则上述优化问题表达式简化如下： 3.2对步骤3.1得到的简化后的优化问题构造拉格朗日函数求解，得到最小均方误差均衡器的最优解wopt，该wopt即为用于原始基带信道短化的有限脉冲响应滤波器系数，其表达式如下： 式中，lmin是矩阵C最小特征值对应的特征向量； 3.3遍历heff的所有位置作为起始位置s，直到找到取最小值时所对应的wopt_end作为最优解，将其作为有限脉冲响应滤波器的系数，并得到其对应的最优的起始位置sopt，表达式如下： 所述S4具体通过如下子步骤实现： 4.1若噪声服从零均值复高斯分布，则最小均方误差的解调结果是均方误差最小时对应的发射序列其表达式如下： 式中，X是所有可能的发射序列的集合，N是发射序列的长度，yi表示信道输出，xi-l表示信道输入； 根据短化后的基带信道，选择能量较大的连续抽头进行圆球译码最大似然序列估计，此时的均方误差表达式如下： 式中，Lb表示第一个被选择的抽头位置，Lf表示最后一个被选择的抽头位置，并且Lb到Lf是连续的； 计算k时刻的圆球半径，具体如下： 式中，是判决反馈均衡器的解调结果； 4.2迭代干扰消除，根据第q-1次迭代的解调输出，消除能量较弱的抽头带来的符号间干扰，更新接收信号向量y为对于第一次迭代，其输入为步骤4.1的解调输出每次迭代更新接收信号向量的计算公式如下： 式中，表示第q-1次迭代的解调输出， 4.3在维特比算法的基础上利用圆球译码算法删除大于k时刻的圆球半径的路径，在最后一个时刻，对所有保留下来的路径再利用圆球译码结合正交三角分解的方式进行搜索，找到最小度量值对应的路径，作为最终的解调输出，表达式如下： 4.4用上一次迭代的解调输出更新按照步骤4.1的方法计算本次迭代当前时刻的半径；更新MSEall，计算本次迭代的解调输出，表达式如下： 式中，表示第q次迭代的解调输出； 4.5判断均方误差是否收敛，若收敛则把当前迭代下的输出作为最终的解调输出；若不收敛，则迭代次数加一，重复步骤4.1和4.4，直至恢复的接收信号的均方误差收敛，得到最终的解调输出。

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