基于穿孔交织映射的差错控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于穿孔交织映射的差错控制方法，针对地面站向直升机(群)通信时的差错控制问题提出了新的方法。本发明专利技术所述的方法包括：地面站对发送信息进行纠错编码，穿孔交织器对纠错编码后的序列进行交织映射后进行发射；机载站对接收数据经过解交织处理后，得到的差错编码数据等效于地面站发送纠错编码穿孔后的结果利用交织对发送端的原码差错编码进行等效穿孔处理。本发明专利技术更充分地挖掘直升机卫星下行链路信道容量，能够有效果的解决直升机旋翼遮挡的差错控制。

【技术实现步骤摘要】
基于穿孔交织映射的差错控制方法本申请为申请日2015年03月13日申请号201510112636.X专利技术名称基于穿孔交织映射的差错控制方法的分案申请。
本专利技术涉及一种基于穿孔交织映射的差错控制方法。
技术介绍
在直升机卫星下行链路，当地面站向直升机(群)传输信息时，直升机旋翼桨叶的圆周运动会对卫星中继信号造成遮挡。在旋翼遮挡时段，地面站传输的信息通常会被删除掉，经过旋翼遮挡下的直升机卫星信号后数据帧中会有一段连续数据被删除掉，被删掉的连续数据为遮挡删除数据。同时受直升机航速、航向以及飞行姿态影响，旋翼遮挡周期和占空比具有时变性，与之相对应的删除位置和删除长度同样具有时变性，这给差错控制增加了技术难度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种能够有效解决地面站发送信息的旋翼遮挡的差错控制问题的基于穿孔交织映射的差错控制方法。为达到上述目的，本专利技术基于穿孔交织映射的差错控制方法，包括：地面站对发送信息进行纠错编码，穿孔交织器对纠错编码后的序列进行交织映射后进行发射；机载站对接收数据经过解交织处理后，得到的差错编码数据等效于地面站发送纠错编码穿孔后的结果利用交织对发送端的原码差错编码进行等效穿孔处理。进一步地，所述的穿孔交织器的交织单位为1bit，均匀交织，以相级联的纠错码对应的部分系统删余码为基础，根据穿孔交织器的穿孔矩阵逆推出交织映射规则。具体地，所述的发送端对纠错编码的序列进行穿孔交织映射的具体方法为：采用了3个双口RAM，分别为RAMA、RAMB和RAMC，当差错编码后的数据流入交织器时，依次地在RAMA、RAMB和RAMC之间循环写入，当数据写入长度超过2(Ls-1)时，开始对双口RAM执行读操作，读数据的时候按照主对角线方向进行；其中，主对角线包含了三个方向，分别为A1-B2-C3、B1-C2-A3和C1-A2-B3，在读数据的过程中，每次按照一个方向读至末尾后，再按照另一方向继续，直到三个方向全部读完为止；在交织器输入参数决定了交织帧长，根据通过输入参数值确定何种读出顺序组合；通过发射端交织并组成超帧的仿真计算。进一步地，交织长度L与机群的等效遮挡周期TL相一致，编码效率和发送功率的取值根据机群的等效最小遮挡占空比λL值而定，其中具体地，直升机卫星下行链路高速传输下的帧结构包括：超帧同步字、副超帧同步字和子超帧同步字，其中超帧同步字与副超帧同步字的间距长度不小于遮挡造成的最大删除长度，超帧同步字、副超帧同步字和子超帧同步字都位于每个差错编码的帧首。本专利技术基于穿孔交织映射的差错控制方法，穿孔交织映射的差错控制方法具有良好的稳定性、方法实现方便，且通过设计数据传输过程中的帧结构，方便区分差错编码帧之间的界限。附图说明图1是本专利技术基于穿孔交织映射的差错控制算法原理示意图；图2是本专利技术高速率传输下的超帧结构图；图3为本专利技术高速率传输下超帧同步状态转换原理图；图4为本专利技术穿孔交织器内部RAM写操作顺序图；图5是本专利技术穿孔交织器内部RAM读操作顺序图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步的描述。直升机卫星下行链路信道在非遮挡时段通常可以近似看作恒参信道。而在遮挡时段机载站接收信号会出现急剧衰落，接收信号的信噪比状态随之急剧减小，解调设备此时甚至会出现短时的失锁的现象。在遮挡时段，可以认为解调后输出码字0或1的概率是相同的，即此时信道的可信程度最低，地面站发送的信息被信道删除掉。由于旋翼遮挡是周期性的，因此信道的置信度Lc也呈现出周期性特点。基于上述可知，在第i个旋翼遮挡周期内信道的置信度分布可以表达为(1)式，式中A为常数，T为旋翼遮挡周期，λ为占空比，△Ti为第i周期T的波动值，△λi为第i周期占空比的波动值。直升机在稳定飞行过程中旋翼转速通常波动很小，因此旋翼遮挡周期△T的通常很小。而遮挡占空比受直升机飞行姿态影响可能发生相对较大的波动，因此△λ可会相对较大。对直升机在平稳飞行以及圆周飞行状态下的周期和占空比情况进行了实际测量，测量结果显示旋翼遮挡周期最大波动在3％以内，统计结果显示旋翼遮挡周期具备式(2)特征，而占空比的波动随机性更大，其最大波动可达到15％。T(k)＝T0+n(k)(2)上式中T(k)为第k个旋翼遮挡周期的时间长度，T0为常数，n(k)为第k个旋翼遮挡周期噪声值，n(k)～N(0,μ2)，由上面分析可知，μ是一个非常小的值，在直升机稳定飞行过程中，认为旋翼遮挡周期满足统计无偏特征且均值为T。为了方便说明，将(1)式可以简化作：机载站如何恢复Lc＝0,(λ+△λi)T<t≤T时地面发送的信息是解决问题的关键。在信道编码领域对突发错误最常见的解决方法是采用交织技术。交织是把原来的发送序列按照一定规则打乱，接收方按照约定的规则将收到的序列恢复成正常排序并译码。交织的目的和意义在于将信道中的突发误码转化成随机误码，从而可以达到差错编码的纠错门限，进而保证数据的可靠传输。在本专利技术研究的模型中，旋翼遮挡同样也会造成持续的误码现象。如果地面站在发送数据时采用交织技术，那么机载站在接收数据时经过解交织处理后旋翼遮挡的影响就会平均到整个遮挡周期。考虑到遮挡时信道置信度Lc＝0，则机载站解交织后的序列等效于地面站发送编码穿孔后的结果。基于以上分析，可以得出结论：地面站对发送信息进行纠错编码，再对纠错编码后的序列进行交织映射后发射，经过旋翼遮挡下的直升机卫星信道后数据帧中会有一段连续数据被删除掉，机载站经过解交织处理后，得到的差错编码数据等效于地面站发送纠错编码穿孔后的结果。为了方便理解，将上述过程如图1所示，上述方法为基于穿孔交织映射的直升机下行链路差错控制算法。为了保证基于穿孔交织映射的差错控制方法具备良好的稳定性，必须要充分考虑到旋翼遮挡参数的时变性，特别是遮挡占空比的时变性。由于△λ可能相对较大，因此在设计时必须以可能出现的遮挡占空比最小值λmin为依据。为了满足地面站对多架直升机的“一对多”TDM广播通信需求，差错控制方法应该不受遮挡时刻限制。因此在方法实现过程中不妨假设遮挡时刻在周期内是遍历的，则旋翼遮挡信道的传输矩阵相应推广如(4)式所示：H＝[HNK,0N,N-M-K,HNM]式中K…＝…0,1,,N(4)受旋翼遮挡及其波动性的影响，直升机卫星通信下行链路的交织器往往受到更多约束。根据上述确定的模型，为了方便阐述，我们将旋翼遮挡相关参数明确如下：T为旋翼遮挡周期，λ∈(λmin,λmax)为占空比，t0为旋翼遮挡的具体时刻，且满足t0∈(0,T)，纠错码输出的码字长度L为交织器输入的交织长度。考虑到旋翼遮挡的周期性特征，为了降低交织引起的延时，在设置交织长度时应该与周期T保持一致。若交织长度为L，交织帧被信道删除的长度为L0，传输一个交织帧耗时为TL，则理论上有：TL＝T(5)L0＝L(1)-λ(6)由上述设定，每个帧长为L的交织帧中包括长为L0的删除错误。而交织的意义在于通过改变发送顺序，使信道中的突发误码随机化。一般来说，长为L0的数据在交织帧分散的越均匀，交织的效果就越好。因此，基于穿孔交织映射的差错控制算法中，交织图案是影响算法效果的关键所在。基于穿孔交织映射的差错控制方法实质是利用交织对发送端的原码差错编码进行等效穿孔处理，因此对交织图案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于穿孔交织映射的差错控制方法，其特征在于，包括：地面站对发送信息进行纠错编码，穿孔交织器对纠错编码后的序列进行交织映射后进行发射；机载站对接收数据经过解交织处理后，得到的差错编码数据等效于地面站发送纠错编码穿孔后的结果利用交织对发送端的原码差错编码进行等效穿孔处理；所述的发送端对纠错编码的序列进行穿孔交织映射的具体方法为：采用了3个双口RAM，分别为RAM A、RAM B和RAM C，当差错编码后的数据流入交织器时，依次地在RAM A、RAM B和RAM C之间循环写入，当数据写入长度超过2(Ls‑1)时，开始对双口RAM执行读操作，读数据的时候按照主对角线方向进行；其中，主对角线包含了三个方向，分别为A1‑B2‑C3、B1‑C2‑A3和C1‑A2‑B3，在读数据的过程中，每次按照一个方向读至末尾后，再按照另一方向继续，直到三个方向全部读完为止；在交织器输入参数决定了交织帧长，根据通过输入参数值确定何种读出顺序组合；通过发射端交织并组成超帧的仿真计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于穿孔交织映射的差错控制方法，其特征在于，包括：地面站对发送信息进行纠错编码，穿孔交织器对纠错编码后的序列进行交织映射后进行发射；机载站对接收数据经过解交织处理后，得到的差错编码数据等效于地面站发送纠错编码穿孔后的结果利用交织对发送端的原码差错编码进行等效穿孔处理；所述的发送端对纠错编码的序列进行穿孔交织映射的具体方法为：采用了3个双口RAM，分别为RAMA、RAMB和RAMC，当差错编码后的数据流入交织器时，依次地...

【专利技术属性】
技术研发人员：马正新，王毓晗，李涛，宁永忠，
申请(专利权)人：清华大学，北京中科国信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11