喷泉码在UHF频段数据传输系统中的应用研究
发布时间：2020-11-06 05:14
随着无线通信技术的发展,特高频(Ultra High Frequency，UHF)频段凭借其优异的特点被广泛应用于移动通信、无线网络中。为了保证信息在UHF频段的复杂噪声信道中高效、可靠、安全的传输,必须设计出具有较低误码率、较高的传输速率、能对抗多种复杂信道环境的无线数据传输系统。并且在保证系统的有效性和可靠性的同时,还要兼顾系统的复杂度。数字喷泉码是一种新颖的线性纠错码,具有无固定码率的特点,能够在信道状态未知的情况下,自动地根据信道条件匹配相应的速率。这种码字最初被设计应用于删除信道中,其编译码算法简单,有较好的纠删能力,也被国内外学者广泛关注研究,并将其应用于无线信道中。本论文以喷泉码为研究对象,深入研究喷泉码的度分布设计及编译码方法,并结合UHF频段的信道特点,对喷泉码的码型设计,应用方案等方面进行研究,为喷泉码实际应用于UHF频段提供借鉴和参考。首先,对典型的喷泉码的原理及性能进行研究,主要是对常用的LT码和Raptor码的编译码原理及算法进行研究。由于LT码中,度分布设计直接影响编译码算法的复杂度,因此,本文对常见的度分布,如:理想孤波分布、鲁棒孤波分布、泊松分布进行研究分析,并选取适用于UHF频段的度分布函数。对于Raptor码,本文采用LDPC码作为预编码,仿真比较了采用同一度分布的Raptor码与LT码的译码性能。对UHF频段信道特性进行研究,选取典型应用场景下的信道参数,建立相应的信道仿真模型,进一步构建UHF频段数据传输系统仿真模型。结合应用条件进行码型设计,选择合适的编译码算法及调制解调技术,在典型信道模型下,进行系统性能仿真,并分析比较码长、译码算法等对系统性能的影响,得到适用于UHF频段数据传输系统的数字喷泉码设计方法。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
数据以数据包的形式传输，对于接收端来说，由于传输过程中的某些原因，数据包??存在正确接收或未被正确接收两种情况。??如图２．１所示，在二进制删除信道模型中，删除概率就是数据包未被正确接收的概率，??记为ｐｅ，数据包正确接收的概率为ｌ－ｐｅ，删除信息就是被删除的数据包，记为ｅ??Ｉ?－?Ｐ??１?１??ｘ?ｙ??０?？?０??１?－?Ｐｅ??图２．１二进制删除信道模型??在删除信道数传系统中，发送端按照一定顺序对数据进行编号分组，每个数据包在传输??过程中互不干扰，在接收端接收信息时，接收端能够分辨为正确接收的信息，并反馈给发送??端请求重传，重复此过程直至接收端正确接收所有数据包。信道模型对研宄纠删码具有重要??的意义，信道模型反映了该信道特征，根据信道模型选择合适的编译码方法，才能尽可能的??提高译码效率。??２．２．２?ＡＷＧＮ?信道??加性高斯白噪声（ＡＷＧＮ）是最基本的噪声与干扰模型［２８］。如图２．２所示，ＡＷＧＮ信道??就是将满足正态分布的高斯白噪声ｎ（ｔ）叠加到信号上，无论有无信号，信道噪声ｎ（ｔ）始终存在，??其功率谱密度在所有的频率上均为一常数
数据以数据包的形式传输，对于接收端来说，由于传输过程中的某些原因，数据包??存在正确接收或未被正确接收两种情况。??如图２．１所示，在二进制删除信道模型中，删除概率就是数据包未被正确接收的概率，??记为ｐｅ，数据包正确接收的概率为ｌ－ｐｅ，删除信息就是被删除的数据包，记为ｅ??Ｉ?－?Ｐ??１?１??ｘ?ｙ??０?？?０??１?－?Ｐｅ??图２．１二进制删除信道模型??在删除信道数传系统中，发送端按照一定顺序对数据进行编号分组，每个数据包在传输??过程中互不干扰，在接收端接收信息时，接收端能够分辨为正确接收的信息，并反馈给发送??端请求重传，重复此过程直至接收端正确接收所有数据包。信道模型对研宄纠删码具有重要??的意义，信道模型反映了该信道特征，根据信道模型选择合适的编译码方法，才能尽可能的??提高译码效率。??２．２．２?ＡＷＧＮ?信道??加性高斯白噪声（ＡＷＧＮ）是最基本的噪声与干扰模型［２８］。如图２．２所示，ＡＷＧＮ信道??就是将满足正态分布的高斯白噪声ｎ（ｔ）叠加到信号上，无论有无信号，信道噪声ｎ（ｔ）始终存在，??其功率谱密度在所有的频率上均为一常数
接收终端可能处于移动状态，与发送端产生相对移动造成信号的衰落，这种由多普??勒频移效应产生的衰落和多径衰落都属于小尺度衰落。??瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）衰落信道是无线通信系统中常用的信道模型［３吒如图２．３所示。电波在??无线信道中传输，在城市中或通过电离层的电波经过多次反射、折射后到达接收端，其信号??强度随机，且包络服从瑞利分布，同时由于接收端的移动等原因与接收信号叠加产生的快衰??落称为瑞利衰落。??Ａ（ｔ）?ｎ（ｔ）??图２．３?Ｒａｙｌｅｉｇｈ信道模型??接收端接收到的信号满足??ｙ（ｔ）?＝?＋?ｎ（ｔ）?（２．３）??其中ｎ（ｔ）是信号中叠加的高斯白噪声，服从／Ｖ（０，ａ２），＝?是信道的衰落因??子可以看成是乘性噪声。其概率密度函数服从瑞利分布，如图２．４所示：??Ｒ?（?Ｒ２＼??ＰＣＲ＾＾－ｅｘｐ＾—ｊ?（２．４）??８??
【参考文献】
本文编号：2872698
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN911.22
【部分图文】：
数据以数据包的形式传输，对于接收端来说，由于传输过程中的某些原因，数据包??存在正确接收或未被正确接收两种情况。??如图２．１所示，在二进制删除信道模型中，删除概率就是数据包未被正确接收的概率，??记为ｐｅ，数据包正确接收的概率为ｌ－ｐｅ，删除信息就是被删除的数据包，记为ｅ??Ｉ?－?Ｐ??１?１??ｘ?ｙ??０?？?０??１?－?Ｐｅ??图２．１二进制删除信道模型??在删除信道数传系统中，发送端按照一定顺序对数据进行编号分组，每个数据包在传输??过程中互不干扰，在接收端接收信息时，接收端能够分辨为正确接收的信息，并反馈给发送??端请求重传，重复此过程直至接收端正确接收所有数据包。信道模型对研宄纠删码具有重要??的意义，信道模型反映了该信道特征，根据信道模型选择合适的编译码方法，才能尽可能的??提高译码效率。??２．２．２?ＡＷＧＮ?信道??加性高斯白噪声（ＡＷＧＮ）是最基本的噪声与干扰模型［２８］。如图２．２所示，ＡＷＧＮ信道??就是将满足正态分布的高斯白噪声ｎ（ｔ）叠加到信号上，无论有无信号，信道噪声ｎ（ｔ）始终存在，??其功率谱密度在所有的频率上均为一常数
数据以数据包的形式传输，对于接收端来说，由于传输过程中的某些原因，数据包??存在正确接收或未被正确接收两种情况。??如图２．１所示，在二进制删除信道模型中，删除概率就是数据包未被正确接收的概率，??记为ｐｅ，数据包正确接收的概率为ｌ－ｐｅ，删除信息就是被删除的数据包，记为ｅ??Ｉ?－?Ｐ??１?１??ｘ?ｙ??０?？?０??１?－?Ｐｅ??图２．１二进制删除信道模型??在删除信道数传系统中，发送端按照一定顺序对数据进行编号分组，每个数据包在传输??过程中互不干扰，在接收端接收信息时，接收端能够分辨为正确接收的信息，并反馈给发送??端请求重传，重复此过程直至接收端正确接收所有数据包。信道模型对研宄纠删码具有重要??的意义，信道模型反映了该信道特征，根据信道模型选择合适的编译码方法，才能尽可能的??提高译码效率。??２．２．２?ＡＷＧＮ?信道??加性高斯白噪声（ＡＷＧＮ）是最基本的噪声与干扰模型［２８］。如图２．２所示，ＡＷＧＮ信道??就是将满足正态分布的高斯白噪声ｎ（ｔ）叠加到信号上，无论有无信号，信道噪声ｎ（ｔ）始终存在，??其功率谱密度在所有的频率上均为一常数
接收终端可能处于移动状态，与发送端产生相对移动造成信号的衰落，这种由多普??勒频移效应产生的衰落和多径衰落都属于小尺度衰落。??瑞利（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）衰落信道是无线通信系统中常用的信道模型［３吒如图２．３所示。电波在??无线信道中传输，在城市中或通过电离层的电波经过多次反射、折射后到达接收端，其信号??强度随机，且包络服从瑞利分布，同时由于接收端的移动等原因与接收信号叠加产生的快衰??落称为瑞利衰落。??Ａ（ｔ）?ｎ（ｔ）??图２．３?Ｒａｙｌｅｉｇｈ信道模型??接收端接收到的信号满足??ｙ（ｔ）?＝?＋?ｎ（ｔ）?（２．３）??其中ｎ（ｔ）是信号中叠加的高斯白噪声，服从／Ｖ（０，ａ２），＝?是信道的衰落因??子可以看成是乘性噪声。其概率密度函数服从瑞利分布，如图２．４所示：??Ｒ?（?Ｒ２＼??ＰＣＲ＾＾－ｅｘｐ＾—ｊ?（２．４）??８??
【参考文献】
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本文编号：2872698
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