信道編碼在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用-展示頁
2024-08-20 02:41本頁面
【正文】 行衛(wèi)星系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，基本可以滿足中等誤碼要求的通信系統(tǒng)，不足之處是誤碼性能的提升與譯碼復(fù)雜程度總是一對(duì)矛盾，當(dāng)RS碼非常長時(shí)，采用軟判決的譯碼方案很難實(shí)現(xiàn)，編碼增益的改善受到一定限制。我國的遙感衛(wèi)星風(fēng)云三號(hào) FY歐洲的 METOP、美國EOS、NPP/NPOESS 也都采用 CCSDS 標(biāo)準(zhǔn)（采用(2,1,7)卷積碼、RS（255，223）級(jí)聯(lián)碼）推薦的RS 與卷積碼級(jí)聯(lián)的數(shù)據(jù)傳輸方案。ETSI 的現(xiàn)行衛(wèi)星數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn) DVBS 及美國數(shù)字衛(wèi)星電視廣播 DBSTV 系統(tǒng)均采用RS 碼、卷積碼串行級(jí)聯(lián)形式，外碼采用（204，188）的 RS 碼糾正多徑衰落引起的突發(fā)錯(cuò)誤，內(nèi)碼采用碼率為 3/約束長度 K=7 的卷積碼糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，內(nèi)、外碼通過12 X 7的卷積交織器級(jí)聯(lián)，系統(tǒng)在 QPSK 調(diào)制方式下信噪比為4 dB時(shí)誤碼性能介于1010~1011。不足之處是，隨著編碼器存儲(chǔ)長度的增加，Viterbi 譯碼的復(fù)雜度呈指數(shù)上升，使編碼性能的進(jìn)一步提高受到限制，所以，卷積碼編碼器的設(shè)計(jì)以最小狀態(tài)數(shù)為原則，使譯碼趨于簡單。IBS（Intelsat Business Service）系統(tǒng)采用碼率為 1/2卷積碼，相同條件下可以提供108的 BER 性能。VSAT 衛(wèi)星系統(tǒng)于 20 世紀(jì) 80 年代興起之初，采用碼率為 1/2，約束長度為 7 的卷積編碼，在 QPSK 調(diào)制下通過 Viterbi 軟判決譯碼，誤碼率為105時(shí)編碼增益為 5 dB。信道編碼技術(shù)一般包括請(qǐng)求重傳（ARQ）、前向糾錯(cuò)（FEC）及二者的混合體制，鑒于衛(wèi)星信道誤碼特性、頻譜利用率、系統(tǒng)延時(shí)等指標(biāo)的要求 FEC技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種衛(wèi)星系統(tǒng)，對(duì)FEC技術(shù)的研究不斷深入，國際上提出了Turbo 碼、LDPC（Low Density Parity Check）、級(jí)聯(lián)編碼、編碼調(diào)制及 Raptor碼等優(yōu)秀的差錯(cuò)控制技術(shù)。電子信息學(xué)院 通信與信息系統(tǒng) 2014202120083 謝秋瑩信道編碼在現(xiàn)代通信中的應(yīng)用 衛(wèi)星通信系統(tǒng)信道編碼技術(shù)衛(wèi)星通信必須通過地球以外空間的在軌衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)，受到衛(wèi)星本身放大器件、天線尺寸、遙遠(yuǎn)通信路徑及宇宙其它星體等因素的影響，衛(wèi)星信道具有：功率受限、帶寬受限、非線性恒參信道、多經(jīng)衰落信道、通信鏈路遠(yuǎn)時(shí)延大、易受環(huán)境干擾等特點(diǎn)。信道編碼技術(shù)作為保證信息正確傳輸?shù)挠行侄伪粡V泛應(yīng)用于各種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，通過信道編碼可以在有限帶寬、低信噪比條件下實(shí)現(xiàn)信息的低誤碼率傳送，以達(dá)到節(jié)省發(fā)射機(jī)功率、提高頻譜利用效率的目的。 現(xiàn)有衛(wèi)星信道編碼技術(shù)及應(yīng)用[1] 卷積碼卷積碼由 Elias 于 1955 年提出，是繼分組碼之后提出的簡單、高效編碼方式，上世紀(jì)七十年代， Viterbi 軟判決譯碼算法迅速發(fā)展促使卷積碼被廣泛應(yīng)用于各種衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及深空探測(cè)裝置。90 年代初 INTELSAT 提供的 IDR（Intermediate Data Rate）業(yè)務(wù)使用碼率為 3/4 的刪余卷積編碼，它是由效率為 1/2 的卷積碼周期地刪除規(guī)定比特而得到，在 QPSK 調(diào)制方式下應(yīng)用 Viterbi 軟判決譯碼可以提供107的誤碼性能，較未編碼的情況獲得了 4 dB 的編碼增益。卷積碼很大程度地改變了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的性能，卷積碼及其譯碼算法為串行級(jí)聯(lián)編碼、Turbo 碼等優(yōu)秀的編碼方案的提出奠定了基礎(chǔ)。 Forney于1966 年提出利用短分量碼構(gòu)造較長好碼的串行級(jí)聯(lián)編碼技術(shù)，它以非二進(jìn)制、較長碼作為外碼，以二進(jìn)制、較短碼作為內(nèi)碼，內(nèi)、外碼之間通過串行方式級(jí)聯(lián)，接收端應(yīng)用軟判決譯碼算法和代數(shù)譯碼方法分別對(duì)內(nèi)、外碼進(jìn)行譯碼，在獲得較高的誤碼特性同時(shí)譯碼復(fù)雜度也在可以接受的范圍。NASA 于 1993 年發(fā)射的ACTS 衛(wèi)星采用 RS 碼、1/2 卷積碼級(jí)聯(lián)編碼方案，最佳誤比特性能達(dá)1012。另外，通過把多個(gè)內(nèi)碼和外碼級(jí)聯(lián)可以形成多級(jí)級(jí)聯(lián)碼，譯碼時(shí)對(duì)級(jí)聯(lián)碼進(jìn)行碼分解和多階段譯碼，既可以獲得較好的誤碼性能又大大減小了譯碼復(fù)雜程度，對(duì)于不同的通信系統(tǒng)環(huán)境提供了很大的靈活性。 Turbo碼“并行級(jí)聯(lián)”形式的Turbo碼。目前，Turbo碼已經(jīng)被成功的應(yīng)用到2004年11月歐洲發(fā)射的SMART1號(hào)月球探測(cè)器上，理論可實(shí)現(xiàn)編碼增益8 dB。2005年SSA發(fā)射商用衛(wèi)星IPSTAR
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