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面向船载动中通的高可靠性纠错码研究
| 论文题名： | 面向船载动中通的高可靠性纠错码研究 |
| 关键词： | 船载动中通;卫星通信;信道纠错码;卷积码;天线偏离;搜索算法 |
| 摘要： | 舰船与陆地的通信是必不可少的，基于船载动中通的卫星通信是目前合适的选择。但在船载动中通与卫星通信中，船舶会在风浪影响下不停地晃动，导致船载动中通的天线主瓣经常偏离卫星天线。这种偏离会导致接收信噪比迅速下降，从而产生一些严重的突发错误，甚至中断通信。通常，船载动中通需要精确度高的陀螺仪提供准确的天线指向信息，但精确度高的陀螺仪不仅价格昂贵，而且也不能确保船载动中通时时刻刻对准卫星天线。如果能找到一种可靠的纠错码，使得应用高精度陀螺仪的船载动中通的通信更加可靠，同时还能使得低成本陀螺仪应用到船载动中通中成为可能，将具有重要的实际意义。因此，本文从纠错码的角度进行了深入研究，主要贡献如下： 分析了风浪影响船载动中通运动的摆动幅度和周期，建立了一种摆动幅度对船载动中通接收信噪比影响的数学模型。随后，对CCSDS标准给出的卫星信道纠错码—RS码、卷积码、Turbo码和LDPC码进行了分析，发现它们不适合纠正船载动中通与卫星通信中的突发错误。 为了应对这些突发错误，本文提出了HPRS-C级联 LDPC纠错码。在提出该码的过程中，先后提出了三种纠错码，3DRS-E码、3DRS-EC码和 HPRS-C码。关于LDPC校验矩阵，本文提出了构造满秩矩阵且不增加短环的简单搜索算法，同时还给出了关于循环和准循环矩阵的2个定理和3个推论。 由于RS码是本文提出的纠错码的关键，于是对RS码的解码算法进行了研究。先提出了一种改进的BM算法，其中搜索步骤的复杂度由O(n2)降低到O(n)。然后，又从概率的角度进行分析，把迭代次数之差μ-ρ的值由一个变量取为常数4。这样的改进简化了硬件的运算量，节约了资源。在求解错误值时，本文又推导出一个更加通用的求值公式，并进行了优化。 本文对提出的HPRS-C与LDPC级联码进行了测试。该级联码中，HPRS-C采用的是GF(256)上的缩短码RS(50,48)和RS(12,8)，LDPC采用(4000,1000)。该级联码和CCSDS LDPC(8176,7154)码相比，解码延迟为60倍左右，但解码复杂度降低了一半左右，最大纠突发错误长度达2000多倍。船载动中通与卫星的通信中，如果数据传输速率为10M bit/s，且船载动中通天线与卫星天线的偏离角度在1.2度以内，应用该级联码可以使随机错误的误码率达到10-8以下，小于156.22Kb的突发错误都可以得到纠正，允许陀螺仪在0.0152s内丢失卫星跟踪信息。这使得船载动中通的通信更加可靠，也使得船载动中通应用低成本陀螺仪成为了可能。 |
| 作者： | 王兵锐 |
| 专业： | 微电子学与固体电子学 |
| 导师： | 杨晓非;姚行中 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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