卫星通信传输新型信道编码技术探究范文

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摘要:信道编码是数字通信系统中保障数字信息在传输中降低误码，达到传送的完整性和准确性起到关键作用，特别是卫星信道是一种无线随机信道，在相同误码率情况下降低信噪比对提高卫星传输起到至关作用，本文从信道编码的角度，重点研究和介绍了几种适用于卫星信道传输的信道编码技术以及它们的技术特性和在卫星通信中的应用。

关键词:卫星通信;传输;信道编码;研究

近年来，随着卫星通信需求的增加和卫星通信新技术的不断发展以及卫星通信的数字化不断深入，卫星信道编码技术给科研工作者带来了新的研究课题，信道编码技术可以有效对信道传输中的误码进行纠错和检错，不同的编码类型可以在相同误码率的情况下大大降低对信噪比的要求，从而使得卫星通信设备降低发射功率，也使得卫星通信设备小型化成为可能。近几年来，如Turbo码，LDPC等新型编码技术在国际和区域卫星通信的的通信业务和传输中层出不穷并得到广泛应用。本文就重点对两种新型的适用于卫星信道传输的信道编码技术的技术特性和在卫星通信中的应用进行了研究和分析。

一、信道编码的作用

数字通信中有信源编码和信道编码两种类型，其中信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。相对地，信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提高抗干扰能力以及纠错能力。根据山农公式，对于一个无记忆的信道，存在一参数C(信道容量)，当信道中的信息传输速率R小于C时，通过适当的编码和译码方法总可以使得信道的接收端误码率Pe任意小。于是专家们推出了更加逼近Shannon极限的Turbo码，该编码译码复杂度相对于前些编码更加容易接受，性能更加接近信道容量。1996年一种新型的LDPC编码技术因为编码结构简单，性能超过了Turbo码，被广泛使用在TDMA系统中。目前，在国际性通信系统中Turbo码和LDPC的信道纠错编码技技术被广泛使用，而且许多国外卫星运营商和业务提供商都使用带有这些编码技术的调制解调器或收发通信设备。

二、Turbo码性能

为了进一步提高编码的性能，1993年由Berrou，Glavieux和Thitimajshima在提出了Turbo码，它是一种并行级联卷积码。Turbo码将分量码和随机交织器巧妙结合起来，采用并行级联的结构，实现了随机编码的思想，采用软输入软输出的迭代译码方法，达到了接近香农限的性能。分量码编码器是重要的组成部分，该部分产生系统信息和校验信息。由于递归系统卷积码(RSC)具有良好的译码性能，且存在较高的交织增益，译码性能也会随着交织长度增加而提高。影响译码性能的因素很多，如卷积码的约束长度、生成多项式以及生成多项式的顺序等，所以，在实际中具有种类不同的分量码构造的Turbo码。Turbo码的交织器更主要的功能是使码重分布合理，降低数据序列的相关性，增大输出码字的最小汉明距，实现随机编码。根据香农理论，码长越长，编码增益越大。所以交织器的长度越长，Turbo码的码长越长，性能越好。另外，交织器的交织规则也是影响因素。最简单的交织器即行列交织器，数据按行写入，按列读出。在选用交织器时需要根据交织器长度、交织规则、系统复杂度等因素综合考虑。

三、LDPC编码性能

LDPC编码是被称为低密度校验码，虽然提出的比较早，但是因为该编码大量的运算和存储量的要求，一直未得到充分发展，直到1996年LDPC又被重新进行了研究，发现LDPC编码是比Turbo码更具有逼近农限的优异性能，且比Turbo码更具有较低的错误平层，其译码算法可采用并行结构进行实现，特别适合于高速宽带通信中，其码长和码率选择都十分灵活，因此可以使用在深空通信、卫星通信等方面。近些年来，随着人们进一步的研究和仿真，通过不同的算法和密度演进理论，可以进一步指导和改进LDPC编码的设计，同时工业界也已经有LDPC编译码的芯片生产，使得被广泛得到应用，如2006年中国移动通信多媒体技术中其信道传输就采用了LDPC编码，军用和民用的一些TDMA系统中就采用LDPC编码，这样使得在信噪比为3．6的前提下就可以满足解调器的输入要求，大大提高了设备的传输使用率。

四、结论

在卫星通信领域的信道编码技术正在发展和不断应用之中，旧的信道编解码设备仍在使用，新的性能更好的技术也在不断成熟中，本文介绍的Turbo码和LDPC以其优良的误码性能被广泛使用在卫星通信系统中，许多卫星调制解调器中都提供了这两种编码，随着技术的进一步发展，相信这两种纠错编码技术必将继续发展，为数字通信社会发展起到关键作用。

参考文献:

［1］杨守国，张振权，等．基于AVR实现RS码的时域译码及其加速算法［J］．空军工程大学学报，2006．

［2］徐莉，罗新民，等．卷积码的Matlab仿真及其性能研究［J］．现代电子技术，2006(3)．

［3］张威，徐熙宗，等．RS级联编码在超短波通信与卫星通信信道的仿真分析［J］．通信技术，2009(2)．

［4］张振权，徐燕红．基于CDM570L实现的卫星信道编码性能特点［J］．电子技术与软件工程，2019(1)．

作者：张振权 徐燕红 单位：69046部队