流星余跡通信-組會

1、流星余跡通信系統流星余跡通信系統若干關鍵技術介紹若干關鍵技術介紹 報告人：CP-162016年4月25日流星余跡通信的信道特點通信系統鏈路層控制混合二型ARQ及差錯控制CCK調制在MBC中的應用基于CCK的自適應變速率技術相關文獻GBI-symbol ARQ Scheme流星速度：10-70km/s 可見流星大?。?0mm-10m-50m流星尾跡產生原理：沖壓高溫電離、發(fā)光沖壓：流體壓縮前后壓力差，產生阻力垂直接觸面流星出現時段概率流星出現時段概率流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點余跡電子線密度過密類反射：電波無需到達其內部，直接在表面反射

2、，反射信號的強度先緩慢地到達峰值，然后再緩慢衰落欠密類反射：電波滲入表面，受各個電子反射，再輻射。不同的電子線密度的流星出現的概率不同的電子線密度的流星出現的概率ELD升高一個量級，NPD降低一個量級流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點隨著無線電波滲入余跡，單個電子受到無線載頻的激發(fā)后，如同偶極子那樣沿反射角方向對信號再輻射。反射信號在幾百微秒內達到峰值，然后由于余跡的擴散，信號呈指數衰減(衰落因子為幾百毫秒到幾秒)流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點 tRRetpp0工作頻率的選擇：工作頻率的選擇：30-50MHz 1、太低，電離層的D層吸收大量的信號功率，還有宇宙噪聲和人為

3、噪聲增加； 2、太高，接受峰值功率與平均余跡可用時間與載波的關系限制。流星余跡通信的信道特點流星余跡通信的信道特點信號接受功率f21平均余跡可用時間fPr31鏈路層控制鏈路層控制1、PC命令主發(fā)DSP1持續(xù)發(fā)送探測信號；2、從收DSP3對接收到探測序列與本地序列做相關，當出現兩次相關峰后，告知DSP4發(fā)送探測應答給主站；3、主收DSP2收到探測應答后，告知DSP1,DSP1停止發(fā)送探測幀，開始發(fā)送數；4、從收DSP3接收到數據后，對數據進行檢錯，對于有錯誤的數據包，通過反向鏈路告知主站；5、主發(fā)DSP1對有錯誤的數據包加RS編碼，重新組幀發(fā)送；6、從收DSP3對接收到的數據檢錯糾錯，重復5,6

4、，直到數據接收結束；7、從收DSP3將接收到的正確數據通過鏈路口送到DSP4；8、從發(fā)DSP4將數據送到從站PC，從PC得到拆鏈命令，發(fā)送拆鏈命令給DSP2；9、DSP2接收到拆鏈命令后告知 DSP1, DSP1停止發(fā)送數據，告知主站PC,通信結束，主從站均返回守備狀態(tài)全雙工通信系統通信過程：全雙工通信系統通信過程：混合二型混合二型ARQARQ及差錯控制及差錯控制(HEC(HEC系統系統) )HECARQ（檢錯重傳）為主系統FEC（向前糾錯）為子系統基本思想:采用兩個碼， 和 是一個(n,k)高碼率碼，它僅用來檢錯。 是一個半碼率可逆線性分組碼(2n,n)，可由逆運算通過校驗位求得信息位， 的

5、作用是糾錯。0C1C發(fā)送端：兩個編碼器接收端：兩個譯碼器及 的判別伴隨式ACK：確認字符NAK：否定字符0C1C1C0CGBI-symbol ARQ SchemeAMBC protocol for GBi-ARQ PP：Probe Packets RTS:Request To Send CTS:Clear To SendK值:The number of the previous data packetsCRC:Cyclic Redundancy Check(RTS and previous data packets)GBI-symbol ARQ SchemeConcept of GBN-ARQ

6、 and GBi-ARQ schemes in MBCBlock-wise ARQSymbol-wise ARQThe key point is ?GBI-symbol ARQ Scheme標X標簽的條件U為先前給定的正常數值 tmtMtmtMtM3 , 443 , 2231,1max UtmtMtmtM3 , 443 , 2211and if iMj represents a path metric for a survivor of state j at level i and represents a brunch metric for a branch from state j at

7、level i-1 to state k at level i. imkj,GBI-symbol ARQ Scheme早期算法架構：需要在所有best survivors上標有X標簽，譯碼器才回停止譯碼；在回溯整個m levels，再反饋重傳，m值是一個數據包的長度。GBi-ARQ 架構:d是靠經驗得來的固定值，在X標簽后向前回溯個level的值是非固定的，具有很強的適應性。數據包沒有固定的長度值。CCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用 CCK調制具有好的誤碼特性，能夠根據補償碼序列完成快速同步，具有良好的抗多徑性能，同時兩種速率可供選擇，且不同的信息速率具有相同的碼元寬度，解調簡單

8、易于實現，適合于要求快速信號處理的流星通信系統。sk：發(fā)送信號yk：接受信號hk：是等效流星復信道參數矢量L：整數倍碼元的等效多徑信道長度kLiikikkkTkknhSnhSy10,CCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用自相關函數定義：有限長復值序列-j,-j,-j,j,1,1,-1,1自相關值補償碼序列在0偏移時，自相關峰值最大，而在其它位置很小或為0鑒于補償碼的良好自相關性和互相關性，CCK調制采用補償碼進行擴頻 11 ,010%1NjaajNiNij, 110,Naaaa 11, 00,NjjjNj其他CCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用CCK調制有兩種速率可供選擇

9、在64kbps時，采用(8,6)編碼，擴頻率為8/6（主要講述）在32kbps時，采用(8,4)編碼，擴頻率為1/2（原理相似）第k個CCK碼元可由8比特發(fā)送數據由a來確定CCK碼元的相對相位和CCK碼元的偏轉相位,7 ,6 ,5 ,4,3 ,2,1 ,0 ,kkkkkkkkaaaaaaaaCCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用CCK碼元絕對相位CCK碼元的絕對相位與相對相位的關系CCK碼元公式7,6,5 ,4,3 ,2,1 ,kkkkkkkok0,2,3,3,2,4,4,2,4,3,4,3,2,7,6,5,4,3,2,1 ,0,eeeeeeeekkkkkkkkkkkkkkkkkkk

10、kQjjQQQjQjQQjQQjQQQjjjjjjjjjeeeeeeee 為碼片寬度cicjQjQkTiTtgeetIikk70,1 ,CCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用發(fā)送信號公式對已產生的碼元進行對已產生的碼元進行DQPSK調制調制(四相相對相移鍵控四相相對相移鍵控) 為載波頻率ciccikikkwiTtgtwQtS70,cos 1 ,1 ,810070,maxoptioptioptjQkjQikeeCCKCCK調制在通信中的應用調制在通信中的應用1、接收信號經過濾波器后進入相關器，收到的CCK碼元與所有可能的64個補償碼序列相關，從而確定6bit信息。2、其中，第k個CCK

11、碼元進入相關器與第i(i=1,264)個補償碼序列相關輸出。3、由-max確定i-opt所對應的第i-opt個補償碼序列為發(fā)送的CCK碼元。從而得到 ,并根據表5.3確定6比特信息得從而得到4、同時根據 由表4確定另外2比特信息 ，從而完成第k個CCK碼元的解調。1, 1 , 081 ,max1 ,ppearctgparctgQkjQk7 ,6 ,5 ,4,3 ,2,kkkkkkaaaaaa4,3 ,2,kkkQQQ1 ,kQ1 ,0 ,kkaa基于基于CCKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術利用欠密類流星余跡通信時，接收信號的功率隨時間以指數級規(guī)律衰減.初始時刻接收到的信號功率衰減系

12、數其中B表示信號帶寬，n。表示噪聲功率譜密度由于Pr (t)的快速衰落，信道容量C的值會急劇減小，如果采用固定速率，信息速率v與信道容量的最小值必須滿足下式香農定理 tRRetpp0 BntPBCR02/1logminCv 8/1,),(1 (),(,vdikikkckYvpvdYvpvdYvU基于基于CCKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術MBC自適應變速準則：基于信噪比 基于信噪比的自適應變速是通過ARQ協議中收端返回的應答來實時計算此時信道的信噪比，然后根據信噪比的大小來確定數傳的速率。由于基于信噪比的自適應變速相對于基于事件的自適應變速具有較好的實時性且在實際運用處理中較為方便

13、，因此在這里采用基于信噪比的自適應變速技術。平均數據通過量d:MBC數據的固定幀長時間v:信息速率，Pki(v,Yk)為第k個CCK碼元中第1個碼片在不同信噪比，不同速率情況下數據的誤碼率基于基于CCKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術誤碼率：代入上式63.14,64,32,64,32,64,32thckckththckckrrYUrYUrUrUrYUrYU基于基于CCKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術基于基于CCKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術在實際的全雙工流星余跡通信系統中，具體的變速率過程是:收端根據接收的信息計算平均信噪比，然后收端將信噪比信息返回給發(fā)端，發(fā)端依據變速門限Rth完成自適應變速?；诨贑CKCCK的自適應變速率技術的自適應變速率技術采用自適應變速后數據通過量為采用固定速率的一倍，而在沒有超過變速門限時，平均數據通過量相等。當信噪比達到18dB以上時，由式(15)這時兩種速率下的誤碼率可近似的認為相等，因此，數據通過量僅由信息速率決定。相關文獻閱讀相關文獻閱讀K. Mukumoto,S.Nagata,T. Wada and K.Ishibash