流星余迹通信-组会

流星余迹通信系统若干关键技术介绍报告人：CP-162016年4月25日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-symbolARQScheme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余迹通信的信道特点流星余迹通信的信道特点欠密类2x10e+14e/m过密类余迹电子线密度过密类反射：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tRRetpp0工作频率的选择：30-50MHz1、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信号接受功率f21平均余迹可用时间fPr31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：混合二型ARQ及差错控制(HEC系统)HECARQ（检错重传）为主系统FEC（向前纠错）为子系统基本思想: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。0C1C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0C1C1C0CGBI-symbolARQSchemeAMBCprotocolforGBi-ARQPP：ProbePacketsRTS:RequestToSendCTS:ClearToSendK值:ThenumberofthepreviousdatapacketsCRC:CyclicRedundancyCheck(RTSandpreviousdatapackets)GBI-symbolARQSchemeConceptofGBN-ARQandGBi-ARQschemesinMBCBlock-wiseARQSymbol-wiseARQThekeypointis?GBI-symbolARQScheme标X标签的条件U为先前给定的正常数值tmtMtmtMtM3,443,2231,1maxUtmtMtmtM3,443,2211andifiMjrepresentsapathmetricforasurvivorofstatejatleveliandrepresentsabrunchmetricforabranchfromstatejatleveli-1tostatekatleveli.imkj,GBI-symbolARQScheme早期算法架构：需要在所有bestsurvivors上标有X标签，译码器才回停止译码；在回溯整个mlevels，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levelα的值是非固定的，具有很强的适应性。数据包没有固定的长度值。CCK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kLiikikkkTkknhSnhSy10,CCK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11,010%1NjaajNiNij,110,,Naaaa11,00,NjjjNj其他CCK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,kkkkkkkkaaaaaaaaCCK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,eeeeeeeekkkkkkkkkkkkkkkkkkkkQjjQQQjQjQQjQQjQQQjjjjjjjjjeeeeeeee为码片宽度cicjQjQkTiTtgeetIikk70,1,CCK调制在通信中的应用发送信号公式对已产生的码元进行DQPSK调制(四相相对相移键控)为载波频率ciccikikkwiTtgtwQtS70,,cos1,1,810070,maxoptioptioptjQkjQikeeCCK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=1,2…64)个补偿码序列相关输出。3、由φ-max确定i-opt所对应的第i-opt个补偿码序列为发送的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。1,1,081,max1,ppearctgparctgQkjQk'7,'6,'5,'4,'3,'2,,,,,,kkkkkkaaaaaa'4,'3,'2,,,kkkQQQ1,kQ'1,'0,,kkaa基于CCK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tRRetpp0BntPBCR02/1logminCv8/1,)),(1(),(,vdikikkckYvpvdYvpvdYvU基于CCK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CCK的自适应变速率技术误码率：代入上式63.14,64,32,64,32,64,32thckckththckckrrYUrYUrUrUrYUrYU基于CCK的自适应变速率技术基于CCK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CCK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K.Mukumoto,S.Nagata,T.WadaandK.Ishibashi,ProposalofGo-Back-i-symbolARQSchemeanditsPerformanceEvaluationinMeteorBurstCommunications,IEEETransactionsonCommunications.vol.60,NO.8,Aug2012罗云飞.CCK编码调制性能分析与仿真.Aug2012司江渤.流星余迹通信系统关键技术研究（硕士论文），2006