流星余迹通信-组会

1、流星余迹通信系统流星余迹通信系统 若干关键技术介绍若干关键技术介绍 报告人：CP-16 2016年4月25日 目录 流星余迹通信的信道特点 通信系统链路层控制 混合二型ARQ及差错控制 CCK调制在MBC中的应用 基于CCK的自适应变速率技术 相关文献 GBI-symbol ARQ Scheme 流星速度：10-70km/s 可见流星大小：10mm-10m-50m 流星尾迹产生原理：冲压高温电离、发光 冲压：流体压缩前后压力差，产生阻力垂直接触面 流星出现时段概率流星出现时段概率 流星余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点 流星余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点 余迹电子线密度 过密类

2、反射： 电波无需到达其内部，直接在表面反射，反射信号的强度先缓 慢地到达峰值，然后再缓慢衰落 欠密类反射： 电波渗入表面，受各个电子反射，再辐射。 不同的电子线密度的流星出现的概率不同的电子线密度的流星出现的概率 ELD升高一个量级，NPD降低一个量级 流星余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点 随着无线电波渗入余迹，单个电子受到无线载频的激发后， 如同偶极子那样沿反射角方向对信号再辐射。 反射信号在几百微秒内达到峰值，然后由于余迹的扩散，信 号呈指数衰减(衰落因子为几百毫秒到几秒) 流星余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点 t RR et pp 0 工作频率的选择：工作频率的选择：30

3、-50MHz 1、太低，电离层的D层吸收大量的信号功率，还 有宇宙噪声和人为噪声增加； 2、太高，接受峰值功率与平均余迹可用时间与载 波的关系限制。 流星余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点 信号接受功率 f 2 1 平均余迹可用时间 f Pr 3 1 链路层控制链路层控制 1、PC命令主发DSP1持续发送探测信号； 2、从收DSP3对接收到探测序列与本地序列做相关， 当出现两次相关峰后，告知DSP4发送探测应答给主站； 3、主收DSP2收到探测应答后，告知DSP1,DSP1 停止发送探测帧，开始发送数； 4、从收DSP3接收到数据后，对数据进行检错，对于有错误的数据包，通过反向 链路告知

4、主站； 5、主发DSP1对有错误的数据包加RS编码，重新组帧发送； 6、从收DSP3对接收到的数据检错纠错，重复5,6，直到数据接收结束； 7、从收DSP3将接收到的正确数据通过链路口送到DSP4； 8、从发DSP4将数据送到从站PC，从PC得到拆链命令，发送拆链命令给DSP2； 9、DSP2接收到拆链命令后告知 DSP1, DSP1停止发送数据，告知主站PC,通信 结束，主从站均返回守备状态 全双工通信系统通信过程：全双工通信系统通信过程： 混合二型混合二型ARQARQ及差错控制及差错控制(HEC(HEC系统系统) ) HEC ARQ（检错重传）为主系统 FEC（向前纠错）为子系统 基本思想

5、: 采用两个码， 和 是一个(n,k)高码率码，它仅用来检错。 是一个半码率可逆线性分组码(2n,n)，可由逆运算通 过校验位求得信息位， 的作用是纠错。 0 C 1 C 发送端：两个编码器 接收端：两个译码器及 的判别伴随式 ACK：确认字符 NAK：否定字符 0 C 1 C 1 C 0 C GBI-symbol ARQ Scheme AMBC protocol for GBi-ARQ PP：Probe Packets RTS:Request To Send CTS:Clear To Send K值:The number of the previous data packets CRC:Cy

6、clic Redundancy Check (RTS and previous data packets) GBI-symbol ARQ Scheme Concept of GBN-ARQ and GBi-ARQ schemes in MBC Block-wise ARQ Symbol-wise ARQ The key point is ? GBI-symbol ARQ Scheme 标X标签的条件 U为先前给定的正常数值 tmtMtmtMtM 3 , 443 , 223 1,1max UtmtMtmtM 3 , 443 , 22 11 and if iM j represents a pat

7、h metric for a survivor of state j at level i and represents a brunch metric for a branch from state j at level i-1 to state k at level i. im kj, GBI-symbol ARQ Scheme 早期算法架构： 需要在所有best survivors上标有X标 签，译码器才回停止译码； 在回溯整个m levels，再反馈重传， m值是一个数据包的长度。 GBi-ARQ 架构: d是靠经验得来的固定值， 在X标签后向前回溯个level 的值是非固定的，具有很

8、强的适应 性。 数据包没有固定的长度值。 CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 CCK调制具有好的误码特性，能够根据补偿码序列完成快速同步， 具有良好的抗多径性能，同时两种速率可供选择，且不同的信息速率 具有相同的码元宽度，解调简单易于实现，适合于要求快速信号处理 的流星通信系统。 sk：发送信号 yk：接受信号 hk：是等效流星复信道参数矢量 L：整数倍码元的等效多径信道长度 k L i ikikkk T kk nhSnhSy 1 0 , CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 自相关函数定义： 有限长复值序列 -j,-j,-j,j,1,1,-1,1自相关值 补偿码序列

9、在0偏移时，自相关峰值最大， 而在其它位置很小或为0 鉴于补偿码的良好自相关性和互相关性， CCK调制采用补偿码进行扩频 11 ,0 1 0 %1 Njaaj N i Nij , 110 , N aaaa 1 1 , 0 0, N j j jNj 其他 CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 CCK调制有两种速率可供选择 在64kbps时，采用(8,6)编码，扩频率为8/6（主要讲述） 在32kbps时，采用(8,4)编码，扩频率为1/2（原理相似） 第k个CCK码元可由8比特发送数据 由a来确定CCK码元的相对相位和CCK码元的偏转相位 , 7 ,6 ,5 ,4,3 ,2,1 ,0

10、 ,kkkkkkkk aaaaaaaa CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 CCK码元绝对相位 CCK码元的绝对相位与相对相位的关系 CCK码元公式 7,6,5 ,4,3 ,2,1 , , kkkkkkkok 0 , , 2,3,3,2,4,4,2,4,3,4,3,2, 7,6,5,4,3,2,1 ,0, eeeeeeee kkkkkkkkkkkk kkkkkkkk QjjQQQjQjQQjQQjQQQj jjjjjjjj eeeeeeee 为码片宽度 c i c jQjQ k TiTtgeetI ikk 7 0 ,1 , CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 发送信

11、号公式 对已产生的码元进行对已产生的码元进行DQPSK调制调制(四相相对相移键控四相相对相移键控) 为载波频率 c i ccikikk wiTtgtwQtS 7 0 , cos 1 ,1 , 8100 7 0 ,max opt i opt i opt jQ k jQ ik ee CCKCCK调制在通信中的应用调制在通信中的应用 1、接收信号经过滤波器后进入相 关器，收到的CCK码元与所有可 能的64个补偿码序列相关，从而 确定6bit信息。 2、其中，第k个CCK码元进入相 关器与第i(i=1,264)个补偿码序 列相关输出。 3、由-max确定i-opt所对应的第i-opt个补偿码序列为发送

12、的CCK码元。从而 得到 ,并根据表5.3确定6比特信息得 从而得到 4、同时根据 由表4确定另外2比特信息 ，从而完成第k个CCK 码元的解调。 1, 1 , 08 1 , max1 , ppearctgparctgQ k jQ k 7 , 6 , 5 , 4, 3 , 2, , kkkkkk aaaaaa 4, 3 , 2, , kkk QQQ 1 ,k Q 1 , 0 , , kk aa 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 利用欠密类流星余迹通信时，接收信号的功率 随时间以指数级规律衰减. 初始时刻接收到的信号功率 衰减系数 其中B表示信号带宽，n。表示噪声功率谱密

13、度 由于Pr (t)的快速衰落，信道容量C的值会急剧减小，如 果采用固定速率，信息速率v与信道容量的最小值必须满 足下式 香农定理 t RR et pp 0 BntPBC R02 /1log minCv 8/ 1 , ),(1 (),(, vd i kikkck YvpvdYvpvdYvU 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 MBC自适应变速准则：基于信噪比 基于信噪比的自适应变速是通过ARQ协议中收端返回的应答来实时 计算此时信道的信噪比，然后根据信噪比的大小来确定数传的速率。由 于基于信噪比的自适应变速相对于基于事件的自适应变速具有较好的实 时性且在实际运用处理中较为

14、方便，因此在这里采用基于信噪比的自适 应变速技术。 平均数据通过量 d:MBC数据的固定帧长时间 v:信息速率， Pki(v,Yk)为第k个CCK码元中第1个码片在不同信噪 比，不同速率情况下数据的误码率 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 误码率： 代入上式 63.14,64,32 ,64,32,64,32 thckck ththckck rrYUrYU rUrUrYUrYU 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 在实际的全双工流星余迹通信系统中，具体的变速率过程是: 收端根据接收的信息计算平均信噪比，然后收端将信噪比信息返 回给发端，发端依据变速门限Rth完成自适应变速。 基于基于CCKCCK的自适应变速率技术的自适应变速率技术 采用自适应变速后数据通过量为采用固定速率的一倍，而在没有超过变速 门限时，平均数据通过量相等。当信噪比达到18dB以上时，由式(15)这时两 种速率下的误码率可近似的认为相等，因此，数据通过量仅由信息速率决定。 相关文献阅读相关文献阅读 K. Mukumoto,S.Nagata,T. Wada a