等离子信道下喷泉码技术研究

发布时间：2017-09-30 00:13

  本文关键词：等离子信道下喷泉码技术研究

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【摘要】：超高声速飞行器在大气层中以极高的速度飞行时,机体会与周围的空气发生剧烈摩擦,激增的高温使得机体周围的空气分子发生电离现象,从而在机体周围产生了一层等离子鞘套。等离子鞘套会对电磁波信号产生吸收、反射和散射从而使得通信信号产生衰减、相移、色散等效应,严重时会导致信号的中断。而通信中的信道编码技术能够带来编码增益,且节省宝贵的功率资源,已经成为了通信系统中必不可少的关键技术,其也作为一种抗干扰技术,在数字通信上显示出越来越重要的作用。因此针对这种通信过程中的“黑障”问题,本论文采用了应用喷泉码的编码思想解决该问题的方法。利用喷泉码的无速码率特性,即码字可以像喷泉般不停的产生和发射,直到接收到足够恢复原始数据为止。而且喷泉码的前向纠错特性不需要数据的重传,这样就可以实现用有效性来换取可靠性,适宜复杂多变的等离子信道。本文主要研究了在等离子信道下喷泉码LT码的仿真分析,以及在等离子信道下的非规则LDPC码和喷泉码LT码的编码器设计。主要完成的工作有以下几个方面:首先系统地总结和阐述了喷泉码的编码和译码思想,接着对等离子体的信道模型进行了研究和分析。提出了针对等离子信道的译码算法为软判决MP算法的LT码,并对该算法做出了相应的推导,该算法在应用中可以将等离子信道逻辑上等效于删除信道。通过仿真验证,在不同的输入数据量下,采用该译码算法的喷泉码在等离子信道下具有较好的抗误码特性。第二,研究了在等离子信道下非规则LDPC码的EXIT图分析,并对非规则LDPC码在不同的信噪比下进行了仿真分析,研究了相应的译码门限和信道容量。通过对非规则UEP-LDPC码在等离子信道下的仿真分析,表明了在等离子信道下数据显示出良好的不等差错保护性能。文章最后针对喷泉码LT码的编码方案,设计了一款基于FPGA实现的LT码的编码器,并进行了相应的仿真及测试分析,经验证编码器的逻辑功能正确。基于本文的研究结果表明,针对等离子信道下的改进的喷泉码算法可以一定程度上缓解黑障问题,但是不能完全的消除,针对喷泉码在等离子信道下的应用仍需进一步研究。
【关键词】：等离子信道 喷泉码 不等差错保护 FPGA
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V243.1;V219
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 缩略语对照表10-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 论文的选题研究背景14-16
• 1.1.1 等离子体鞘套通信的研究背景14-15
• 1.1.2 喷泉码的研究背景15-16
• 1.2 国内外相关研究发展现状16-19
• 1.2.1 等离子鞘套通信的发展现状16-17
• 1.2.2 信道编码技术的发展现状17-19
• 1.3 研究的目的及意义19
• 1.4 研究内容及论文安排19-22
• 第二章 喷泉码基本原理22-36
• 2.1 删除信道与及喷泉码基本原理22-23
• 2.2 典型的喷泉码23-27
• 2.2.1 LT码编译码算法23-26
• 2.2.2 Raptor码编译码算法26-27
• 2.3 预编码LDPC码27-35
• 2.3.1 规则LDPC码与非规则LDPC码27-28
• 2.3.2 LDPC码的编码算法28-30
• 2.3.3 LDPC码的译码算法30-33
• 2.3.4 LDPC码的性能仿真33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 等离子信道下喷泉码性能分析与仿真36-52
• 3.1 动态等离子鞘套信道特性与模型36-40
• 3.1.1 等离子体中电波传输特性36-37
• 3.1.2 等离子体的信道模型及模型计算37-40
• 3.2 等离子信道下喷泉码技术的应用策略40-42
• 3.3 等离子信道下喷泉码性能分析与仿真42-43
• 3.4 等离子信道下不等差错保护非规则LDPC码的设计与仿真43-50
• 3.4.1 LDPC码的EXIT图分析43-48
• 3.4.2 基于非规则LDPC码的信息不等差错保护方案48-49
• 3.4.3 等离子信道下不等差错保护非规则LDPC码的性能仿真49-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 基于FPGA的喷泉码LT码编码器的实现52-62
• 4.1 FPGA开发简介52-55
• 4.1.1 FPGA基本架构52-53
• 4.1.2 FPGA开发流程53-55
• 4.2 编码器设计的软硬件平台55-57
• 4.2.1 软件平台55-56
• 4.2.2 硬件平台56-57
• 4.3 喷泉码LT码编码器设计方案57-59
• 4.4 喷泉码LT码编码器性能仿真与测试59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 论文主要工作总结62
• 5.2 论文未来工作展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 作者简介70-71

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