【正文】 110C標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于數(shù)據(jù)速率為1200bps的固定頻率的數(shù)據(jù)操作，應(yīng)采用約束長(zhǎng)度為7碼率為1/2的卷積編碼，編碼輸出產(chǎn)生2400bps的編碼比特流。編碼流程圖如圖42所示，圖中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)求和表示模2加。圖42 FEC編碼流程圖約束長(zhǎng)度=7，生成多項(xiàng)式：對(duì)于生成多項(xiàng)式為對(duì)于生成多項(xiàng)式為（7，[133 171]），其中7表示約束長(zhǎng)度，133的二進(jìn)制碼為001011011， 即對(duì)應(yīng)于；171的二進(jìn)制碼為001111001即對(duì)應(yīng)于。 交織鏈路，裝入數(shù)據(jù)從0列開(kāi)始，裝入 如下：第一個(gè)比特被裝入第0行，第二比特被裝入第9行，第三比特被裝入第18行，第四比特被裝入第27行。這樣，位的行位置以9增長(zhǎng)，以40為模。重復(fù)這樣的操作，直到40行全部裝入。然后裝入到第一列，重復(fù)操作直到交織塊被填滿。假設(shè)所交織的數(shù)據(jù)塊是[0,1,2,3,4,…,1436,1437,1438,1439],則交織寫(xiě)入如表41所示。2334表41 交織寫(xiě)入表第0列第1列第2列第19列第35列第0行04080…760…1400第1行94989…769…1409第2行185898…778…1418第3行2767107…787…1427第4行3676116…796…1436第5行54585…765…1405第6行145494…774…1414第7行2363103…783…1423第8行3272112…792…1432第9行14181…761…1401第10行105090…770…1410第11行195999…779…1419第12行2868108…788…1428第13行3777117…797…1437第14行64686…766…1406第15行155595…775…1415第16行2464104…784…1424第17行3373113…793…1433第18行24282…762…1402第19行115191…771…1411第27行34383…763…1403...…………………第33行175797…777…1417第34行2666106…786…1426第35行3575115…795…1435第36行44484…764…1404第37行135393…773…1413第38行2262102…782…1422第39行3171111…791…1431所有速率的讀取的第一位應(yīng)該是第0行的第0列的數(shù)據(jù)。每個(gè)連續(xù)讀取的比特的位置應(yīng)由一個(gè)遞增的行和遞減17的列數(shù)（交織器矩陣中列數(shù)的模）決定。這樣，對(duì)于速率為2400bps采用長(zhǎng)交織設(shè)置的數(shù)據(jù)，第二比特來(lái)自第1行第559列，第三比特來(lái)自第2行第542列。此交織器讀取數(shù)據(jù)將繼續(xù)下去，直到行數(shù)達(dá)到最大值。當(dāng)行數(shù)達(dá)到最大值后，行數(shù)置為0，當(dāng)行數(shù)為0時(shí)列數(shù)被置為比此時(shí)的值大1的數(shù)，重復(fù)操作直到交織數(shù)據(jù)塊被卸載完。將表41以此方式加載即得到以下的一維數(shù)據(jù)，即[0,769,98,…,62,831]。在本模型中，交織由交織矩陣完成，其參數(shù)是一個(gè)一維數(shù)組，該模塊根據(jù)數(shù)組改變數(shù)據(jù)的排序方式。例如參數(shù)為[4,2,3,1]，輸入數(shù)據(jù)是[40,32,23,22]，則輸出為[22,32,23,40]。由于，在matlab中，下標(biāo)是從1開(kāi)始，所以完成交織的矩陣為[0,770,99,…,63,832]，共1440位。此模塊的目的是將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為格雷編碼。此模塊由3個(gè)模塊組成，如圖43所示。兩比特信息首先映射為一個(gè)信道符號(hào)，然后將兩比特信息根據(jù)表42映射為格雷碼。然后將格雷碼信息轉(zhuǎn)換為比特信息送入信道系統(tǒng)。圖43 格雷解碼器模型表42 格雷解碼輸入信息格雷解碼值第一位最后一位0000010110111110根據(jù)110B標(biāo)準(zhǔn)，為了使信號(hào)在空中以8psk信號(hào)的形式傳播，對(duì)于數(shù)據(jù)速率為1200bps的數(shù)據(jù)，雙位的信道符號(hào)應(yīng)映射為3比特?cái)?shù)字的0，2，4和6。映射規(guī)則如表42所示。映射過(guò)程在此模塊中由移位模塊完成，參數(shù)為k，即需要移動(dòng)的位數(shù)。完成三比特信息的轉(zhuǎn)換，只需將原兩比特信息左移1位即可。表43 兩比特信息到三比特信息的映射輸入信息輸出信息00000010101010011110根據(jù)110B，200ms的數(shù)據(jù)段應(yīng)包括15個(gè)3比特信道符號(hào)。信道符號(hào)序列應(yīng)該是0，1，3，0，1，3，1，2，0，D1，D2，C1，C2，C3，0。D1和D2為3比特的值，作用是指定發(fā)送調(diào)制解調(diào)器的比特率和交織設(shè)置。表44給出了這些值的賦值。表44 診斷信號(hào)D1和D2的分配比特速率短交織長(zhǎng)交織D1D2D1D2480076保留保留2400（數(shù)字語(yǔ)音）77保留保留2400（數(shù)據(jù)）644412006545600664630067471507454757555根據(jù)信道符號(hào)D1和D2映射出信道前導(dǎo)序列符號(hào)，映射關(guān)系如表45所示。表45 信道符號(hào)映射為前導(dǎo)序列信道符號(hào)3比特?cái)?shù)值0000000 0000 重復(fù)4次0010404 0404 重復(fù)4次0100044 0044 重復(fù)4次0110440 0440 重復(fù)4次1000000 4444 重復(fù)4次1010404 4040 重復(fù)4次1100044 4400 重復(fù)4次1110440 4004 重復(fù)4次在此模型中，由于已知數(shù)據(jù)序列在每一個(gè)新的交織塊前傳輸，而不是表中的重復(fù)4次。此時(shí)數(shù)據(jù)已知數(shù)據(jù)減少到20個(gè)符號(hào)，剩下的4個(gè)符號(hào)用3比特符號(hào)的0來(lái)填充。然后將20個(gè)信道符號(hào)轉(zhuǎn)換為比特信息送往下一個(gè)模塊。D1和D2的產(chǎn)生模塊如下圖所示。圖44 D1和D2產(chǎn)生器在此模塊中，將數(shù)據(jù)信息用緩沖器存儲(chǔ)60個(gè)比特，然后再插入60比特的已知信息，整合為120比特的信息送往下一個(gè)模塊。插入已知數(shù)據(jù)后的整合形式如圖45（下一頁(yè)）所示：圖45 插入已知數(shù)據(jù)后的整合形式根據(jù)110B隨機(jī)數(shù)據(jù)序列發(fā)生器是一個(gè)12位的移位寄存器。數(shù)據(jù)階段開(kāi)始時(shí)，（ 101110101101 （二進(jìn)制）或BAD （十六進(jìn)制） ）。如圖所示，將所得3比特?cái)?shù)據(jù)用于從0到7的加擾。該移位寄存器每產(chǎn)生一個(gè)所用的3比特信息需移位8次。在發(fā)送160個(gè)符號(hào)后，移位寄存器應(yīng)該被重置為BAD（十六進(jìn)制）。圖46 隨機(jī)移位寄存器功能框圖在此模型中，此3比特信息由3個(gè)隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生。隨機(jī)序列具體產(chǎn)生過(guò)程如下：圖47 隨機(jī)序列產(chǎn)生模塊根據(jù)110B標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)的加擾通過(guò)與加擾序列相加，然后再對(duì)和取模8完成。在此模型中，加擾序列由隨機(jī)序列模塊產(chǎn)生。然后將數(shù)據(jù)以3比特為一個(gè)符號(hào)和加擾序列相加，再對(duì)和取模就完成了加擾。將符號(hào)根據(jù)圖48映射為8PSK信號(hào)。圖48 8PSK星座圖 收端鏈路 均衡鏈路在本模塊中利用前導(dǎo)序列進(jìn)行均衡，則在均衡前輸入信道來(lái)的數(shù)據(jù)、本地產(chǎn)生的前導(dǎo)序列以及均衡的模式。輸出均衡后的值，權(quán)值以及誤差值將返回用于更新均衡算法。均衡器的整體框圖如圖49所示。圖49 均衡器對(duì)于輸入以及期望值需要檢查屬性，確定輸入的類型為向量還是復(fù)數(shù)等，此鏈路中的輸入是向量。由模式的值確定均衡的類型，是直接均衡還是由用訓(xùn)練序列進(jìn)行均衡。然后經(jīng)過(guò)均衡后，輸出均衡的值。其具體鏈路如410所示。圖410 均衡器第一層如圖411是均衡器的第三層，根據(jù)均衡器的原理，由于此鏈路中使用的是反饋均衡，需要確定好鏈路的時(shí)序。此鏈路采用的是前端反饋抽頭系數(shù)是20個(gè)。此模塊主要是對(duì)齊時(shí)隙，用于權(quán)值的更新。圖411 均衡器第二層均衡器的底層主要是根據(jù)均衡算法更新抽頭系數(shù)。在此鏈路中本文采用的是RLS均衡算法，RLS算法可以概括如下：初始時(shí)，，其中是一個(gè)的單位矩陣，是一個(gè)大的正常數(shù)。遞歸計(jì)算如下： 表示抽頭系數(shù)， 表示輸入， 表示均衡器的輸出， ， 表示誤差。所以根據(jù)算法更新權(quán)值的鏈路圖如圖412所示。圖412 均衡器第三層圖413為接收端解擾過(guò)程。在接收端，將本地8進(jìn)制PN序列變?yōu)閺?fù)數(shù)形式的8PSK信號(hào)，取共軛后與經(jīng)過(guò)高斯信道的8PSK接收信號(hào)相乘即可解擾。公式推導(dǎo)如下：因?yàn)樵诎l(fā)送端使用發(fā)送信號(hào)與本地PN序列模8加的方式加擾，如果用8PSK形式表示，假設(shè)發(fā)送信息其中一個(gè)3比特值表示為，對(duì)應(yīng)的PN序列的值為，則模8加的過(guò)程可以表示為： 在接收端，共軛后的PN序列值可以表示為，而加擾后的信號(hào)經(jīng)過(guò)AWGN信道后，由于噪聲的干擾，會(huì)發(fā)生相位的偏轉(zhuǎn)和幅度的改變，假設(shè)經(jīng)過(guò)信號(hào)后相位偏轉(zhuǎn)角度，幅度變?yōu)閞，因此接收到的信道可以表示為。解擾過(guò)程可以表示為： （47）對(duì)比解擾后的信號(hào)與發(fā)送信號(hào)可知，解擾后的信號(hào)是在發(fā)送信號(hào)上加入了噪聲的干擾，使得信號(hào)的幅度和相位發(fā)生了改變。圖413 解擾器 幀對(duì)齊鏈路該模塊由一個(gè)延時(shí)器和一個(gè)緩沖器組成。在均衡模塊中有20個(gè)符號(hào)的延時(shí)，對(duì)于短交織來(lái)說(shuō)，延時(shí)器延遲傳輸700符號(hào)所需的時(shí)間；對(duì)于長(zhǎng)交織來(lái)說(shuō)，延遲器延遲傳輸5740個(gè)符號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間，目的是對(duì)齊交織幀的開(kāi)始的比特。緩沖器的目的是收集交織模塊大小的數(shù)組，用于解交織。該部分包含一個(gè)基帶的MPSK解調(diào)器，將信號(hào)根據(jù)速率解調(diào)為相應(yīng)的比特?cái)?shù)據(jù)。由于在發(fā)端將數(shù)據(jù)的兩比特信息映射為8PSK信號(hào)的0，2，4，6，所以其星座圖如下。所以其剛好在QPSK星座圖上，所以在此模塊中用QPSK解調(diào)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)換為比特信息。圖414 信號(hào)提取模塊圖415 接收信號(hào)星座圖 格雷解碼鏈路此模塊的目的是將格雷碼轉(zhuǎn)換為普通的二進(jìn)制碼。此模塊由3個(gè)模塊組成，如圖416所示。兩比特格雷碼首先映射為一個(gè)信道符號(hào)，然后將兩比特格雷碼根據(jù)表46映射為二進(jìn)制符號(hào)信息。然后將二進(jìn)制符號(hào)轉(zhuǎn)換為比特信息送入解交織矩陣。圖416 格雷解碼器模型表46 格雷編碼輸入信息格雷解碼值第一位最后一位0000010111101011解交織由解交織矩陣完成，解交織矩陣和交織矩陣為同一個(gè)矩陣。即將數(shù)據(jù)以其放入的形式取出，即完成了數(shù)據(jù)的解交織操作。解交織矩陣后接了一個(gè)大小為480的緩沖器，使得輸出數(shù)據(jù)組的大小為480比特。在接收端對(duì)接收序列進(jìn)行維特比譯碼，即最大似然譯碼，可以用網(wǎng)格圖求最相似的路徑來(lái)描述這種算法，它依賴于有限狀態(tài)的馬爾可夫系統(tǒng)的描述，包括狀態(tài)變遷以及狀態(tài)變遷的輸出碼字。在四維網(wǎng)絡(luò)編碼調(diào)制(Trellis Coded Modulation TCM)編碼的基礎(chǔ)上，解碼時(shí)要對(duì)一對(duì)一對(duì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，計(jì)算碼距時(shí)也是以四維空間的歐氏距離為標(biāo)準(zhǔn)，取最相似的一條路徑。對(duì)于長(zhǎng)度為L(zhǎng)+m的網(wǎng)格路徑(L為信息序列的長(zhǎng)度，m表示后綴為m個(gè)0向量)接收序列為所有的網(wǎng)格路徑在零時(shí)刻發(fā)散于同一個(gè)初始狀態(tài)、收斂于第j時(shí)刻(j＝L+ m)的同一個(gè)最后一狀態(tài)。在理想狀況下，對(duì)于一個(gè)存儲(chǔ)量無(wú)限度的通道，可以將所有可能的路徑都記錄下來(lái)，然后選擇其中對(duì)數(shù)似然函數(shù)值最大的作為譯碼結(jié)果。該模塊的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)參數(shù)是對(duì)卷積編碼器的描述，其設(shè)置和卷積編碼模塊的參數(shù)設(shè)置相同。引用深度表示構(gòu)造每個(gè)回溯路徑所需要的網(wǎng)格分支數(shù)量。此模塊中還可以選擇所需的判決類型以及設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的類型。本模型中使用的是硬判決，輸出數(shù)據(jù)類型是二進(jìn)制數(shù)據(jù)類型。該模塊將發(fā)送的數(shù)據(jù)與經(jīng)過(guò)信道延遲的接受數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，輸出誤碼率、誤碼個(gè)數(shù)以及比較數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。參數(shù)接收延遲，表示接受數(shù)據(jù)滯后于采樣數(shù)據(jù)的采樣信號(hào)的比特?cái)?shù)。本節(jié)研究了鏈路在高斯信道下的誤碼性能，圖417中用圓點(diǎn)表示的曲線為鏈路在高斯信道下的BER曲線，星號(hào)標(biāo)示的曲線為理論高斯信道的曲線。當(dāng)誤比特率為103時(shí)，從圖中可以看出鏈路的誤碼性能比理論曲線要好3dB的性能。圖417 高斯信道下鏈路的誤碼性能曲線本節(jié)中將在經(jīng)典短波信道Watterson信道下分析鏈路性能。所有的仿真鏈路均采用CCIR推薦的信道參數(shù)。下表列出所采用的仿真信道條件參數(shù)。表47 仿真所用的信道參數(shù)信道條件差分延時(shí)(ms)信道增益多普勒頻移好信道[0 ][0 0]中等條件信道[0 1][0 0]差信道[0 2][0 0]1Hz圖418 好信道條件下的誤碼性能曲線圖中紅色圓點(diǎn)標(biāo)示的曲線是采用短交織的誤比特性能曲線，用藍(lán)色星號(hào)標(biāo)示的曲線是采用長(zhǎng)交織的誤比特性能曲線?？梢钥闯鲈谡`比特率在103附近時(shí)，長(zhǎng)交織比短交織好約6dB的性能。，則相干時(shí)間。在短交織的情況下，由于交織時(shí)間比相干時(shí)間還小，所以交織此時(shí)對(duì)于糾正突發(fā)錯(cuò)誤的能力很有限；，此時(shí)交織