民用航空卫星通信系统中的信道编码技术研究

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1、民用航空卫星通信系统中的信道编码技术研究社保政策http://www.365hr.com/SocialSecurityPolicydlong  摘要:民用航空卫星通信系统以卫星为中继站,使用机载设备将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系统传输语音及数据信息。随着民用航空的发展,卫星通信不仅用于前舱安全通信,后舱的非安全通信也依赖卫星通信。在卫星通信中,受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响,信号会出现较大的畸变,在功率受限的情况下,需要采用较强纠错能力的信道编码方法来信

2、号降低误码率。该文主要介绍了适用于民航卫星通信系统的信道编码方案,并给出了卫星通信信道下的误码率性能。  关键词:卫星通信信道编码    随着国内民用航空系统的发展,卫星通信成为其不可缺少的一部分,中国民航局在《航空承运人运行中心(AOC)政策与标准》中规定,卫星通信是无线电语音通信的主要通信方式。卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务(ATS)、航务管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空卫星通信系统以卫星为中继站,将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系

3、统传输语音及数据信息。由于卫星运行轨道距离地面几百、几千、甚至上万公里,因此覆盖范围远大于一般的微波通信系统。在卫星通信中,受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响,信号会出现较大的畸变,在功率受限的情况下,需要采用较强纠错能力的信道编码方法来实现,将信号误码率降低。  1现状  铱星系统为低轨卫星系统,卫星运行轨道高度为733米到785米,66颗卫星组成星座,覆盖了地区包括南北两极的全部区域,可支持的数据速率为4.8kbps(语音)和2.4kbps(数据),传输时延大于2.6ms。使用码率r=3/4,约束长

4、度为7的卷积码作为前向纠错码。铱星系统轨道高度低,路径衰减小,传输时延短,便于减小卫星和终端的体积,成本低。  海事卫星系统是一种高轨卫星系统,也是一种地球同步轨道卫星,卫星轨道高度大约为35700km。海事卫星系统使用卷积码编码,维特比译码。  早期的民航卫星通信系统主要用于前舱语音通信,保证前舱及时地与地面建立通信。随着民用航空的发展,人们对于后舱使用卫星通信业务的要求也越来越迫切,而后舱通信的关键是大量数据同时传输,卷积码的纠错性能已经不能满足新一代的卫星通信系统。对于要求越来越高的卫星通信系统,高的传信率和

5、低的误码率成为了衡量系统好坏的一个标准。新兴的Turbo码和LDPC码是卫星通信系统中较为理想的信道编码方法。  2数字卫星通信系统  数字卫星通信系统模型如图1所示,u是信道编码器的输入,对u加入冗余校验位,按照某些编码规则编码后,编码器输出。卫星信道充足的带宽允许系统以较低的码速率传输数据,数据之间的符号干扰可以忽略,信道引入的加性噪声和干扰可以用高斯白噪声来模拟,并且这种噪声在符号之间是相互独立的。所以卫星信道基本上是加性高斯白噪声信道(AWGN)。  3Turbo码  最初的Turbo码是由Berrou提出

6、,编码结构中将两个系统递归卷积码(RSC码)通过交织器并行连接,一个信息比特产生两个对应的校验位信息,这两个RSC吗的编码器结构相同。它的译码采用迭代译码方案,两个分量码轮流调用软输入软输出(SISO)译码器,进行迭代译码。Berrou和Glavieux经过大量实验验证,采用随机交织器的Turbo码,信息序列长度为65535比特,通过18次迭代译码,在信噪比Eb/N0为0.7dB时,码率1/2的Turbo码能达到AWGN信道上误比特率(BER)小于等于10-5,从而证明Turbo码是一种逼近容量限的码。  Turb

7、o码编码通过一个交织器将两个分量码编码器并行级联。交织器将信息比特重新置位,使得相同信息序列内的输入比特按照不同的方式排序。  假设信息位位数为k=1,定义输入信息序列长度为N,信息序列为,其中。输入信息一方面输入分量码1的编码器进行卷积编码,同时输入信息进入交织器交织后,产生相同长度但比特位信息不同的序列。然后将输入到分量码2的进行编码,从而得到了和这两个不同的校验序列。假设分量编码器1采用码率1/2系统递归卷积码(RSC码),同时分量编码器2也采用这种分量码,那么在不使用删余技术时整个Turbo编码器的码率就是

8、1/3。整体码字由系统比特序列和校验比特序列和构成。这就是说时间i的编码输出为,其中。  为了提高Turbo码的效率,减少校验位,我们可以使用高码率的分量码,还可以对两个校验序列进行有规律的删余,接收端再将接受到的比特序列与信息序列复用起来,复用后的传输序列会输入到数据调制器。举例如下,为了将Turbo码的码率提升至1/2,可以按照如下的删余矩阵对两个校验序

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1、民用航空卫星通信系统中的信道编码技术研究社保政策http://www.365hr.com/SocialSecurityPolicydlong  摘要:民用航空卫星通信系统以卫星为中继站,使用机载设备将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系统传输语音及数据信息。随着民用航空的发展,卫星通信不仅用于前舱安全通信,后舱的非安全通信也依赖卫星通信。在卫星通信中,受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响,信号会出现较大的畸变,在功率受限的情况下,需要采用较强纠错能力的信道编码方法来信

2、号降低误码率。该文主要介绍了适用于民航卫星通信系统的信道编码方案,并给出了卫星通信信道下的误码率性能。  关键词:卫星通信信道编码    随着国内民用航空系统的发展,卫星通信成为其不可缺少的一部分,中国民航局在《航空承运人运行中心(AOC)政策与标准》中规定,卫星通信是无线电语音通信的主要通信方式。卫星通信在世界上绝大多数地区内可用于空中交通服务(ATS)、航务管理、航空公司行政管理通信和航空旅客通信等。民用航空卫星通信系统以卫星为中继站,将机上语音及数据信息转发到地面航空网络。民用航空一般使用铱星系统和海事卫星系

3、统传输语音及数据信息。由于卫星运行轨道距离地面几百、几千、甚至上万公里,因此覆盖范围远大于一般的微波通信系统。在卫星通信中,受到自由空间损耗、噪声、多径、多普勒频移等影响,信号会出现较大的畸变,在功率受限的情况下,需要采用较强纠错能力的信道编码方法来实现,将信号误码率降低。  1现状  铱星系统为低轨卫星系统,卫星运行轨道高度为733米到785米,66颗卫星组成星座,覆盖了地区包括南北两极的全部区域,可支持的数据速率为4.8kbps(语音)和2.4kbps(数据),传输时延大于2.6ms。使用码率r=3/4,约束长

4、度为7的卷积码作为前向纠错码。铱星系统轨道高度低,路径衰减小,传输时延短,便于减小卫星和终端的体积,成本低。  海事卫星系统是一种高轨卫星系统,也是一种地球同步轨道卫星,卫星轨道高度大约为35700km。海事卫星系统使用卷积码编码,维特比译码。  早期的民航卫星通信系统主要用于前舱语音通信,保证前舱及时地与地面建立通信。随着民用航空的发展,人们对于后舱使用卫星通信业务的要求也越来越迫切,而后舱通信的关键是大量数据同时传输,卷积码的纠错性能已经不能满足新一代的卫星通信系统。对于要求越来越高的卫星通信系统,高的传信率和

5、低的误码率成为了衡量系统好坏的一个标准。新兴的Turbo码和LDPC码是卫星通信系统中较为理想的信道编码方法。  2数字卫星通信系统  数字卫星通信系统模型如图1所示,u是信道编码器的输入,对u加入冗余校验位,按照某些编码规则编码后,编码器输出。卫星信道充足的带宽允许系统以较低的码速率传输数据,数据之间的符号干扰可以忽略,信道引入的加性噪声和干扰可以用高斯白噪声来模拟,并且这种噪声在符号之间是相互独立的。所以卫星信道基本上是加性高斯白噪声信道(AWGN)。  3Turbo码  最初的Turbo码是由Berrou提出

6、,编码结构中将两个系统递归卷积码(RSC码)通过交织器并行连接,一个信息比特产生两个对应的校验位信息,这两个RSC吗的编码器结构相同。它的译码采用迭代译码方案,两个分量码轮流调用软输入软输出(SISO)译码器,进行迭代译码。Berrou和Glavieux经过大量实验验证,采用随机交织器的Turbo码,信息序列长度为65535比特,通过18次迭代译码,在信噪比Eb/N0为0.7dB时,码率1/2的Turbo码能达到AWGN信道上误比特率(BER)小于等于10-5,从而证明Turbo码是一种逼近容量限的码。  Turb

7、o码编码通过一个交织器将两个分量码编码器并行级联。交织器将信息比特重新置位,使得相同信息序列内的输入比特按照不同的方式排序。  假设信息位位数为k=1,定义输入信息序列长度为N,信息序列为,其中。输入信息一方面输入分量码1的编码器进行卷积编码,同时输入信息进入交织器交织后,产生相同长度但比特位信息不同的序列。然后将输入到分量码2的进行编码,从而得到了和这两个不同的校验序列。假设分量编码器1采用码率1/2系统递归卷积码(RSC码),同时分量编码器2也采用这种分量码,那么在不使用删余技术时整个Turbo编码器的码率就是

8、1/3。整体码字由系统比特序列和校验比特序列和构成。这就是说时间i的编码输出为,其中。  为了提高Turbo码的效率,减少校验位,我们可以使用高码率的分量码,还可以对两个校验序列进行有规律的删余,接收端再将接受到的比特序列与信息序列复用起来,复用后的传输序列会输入到数据调制器。举例如下,为了将Turbo码的码率提升至1/2,可以按照如下的删余矩阵对两个校验序

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