糾錯(cuò)糾刪RS譯碼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)性能研究

摘 要： 在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中，RS譯碼可以采用糾錯(cuò)譯碼，也可以采用糾錯(cuò)糾刪譯碼。CCSK作為數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，解調(diào)依據(jù)是最大互相關(guān)值，CCSK的閾值設(shè)定對(duì)系統(tǒng)性能有較大影響。研究了CCSK閾值的選取對(duì)糾錯(cuò)糾刪RS譯碼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)性能的影響，采用Matlab仿真工具，設(shè)定不同的CCSK閾值，找到使系統(tǒng)性能達(dá)到最好的CCSK閾值，并與只進(jìn)行糾錯(cuò)的RS譯碼系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比。仿真結(jié)果表明，在高斯白噪聲下，當(dāng)CCSK閾值取14時(shí)，糾錯(cuò)糾刪RS譯碼要比只進(jìn)行糾錯(cuò)的RS譯碼性能改善很多。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)鏈； RS碼； 糾錯(cuò)糾刪譯碼； CCSK

中圖分類號(hào)： TN919?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）13?0035?03

Abstract： In data link system， the RS decoding can adopt error correction decoding， and also error?and?erasure correcting decoding. The CCSK is one of the main techniques of data link system， whose demodulation is based on the maximum cross?correlation value. The CCSK threshold set has great impact on system performance. The influence of CCSK threshold selection on the performance of the data link system with RS error?and?erasure correcting decoding is studied in this paper. The Matlab simulation tool is used to set the different CCSK thresholds， find out the CCSK threshold to reach the best system performance， and compare with the RS decoding system with error correction only. The simulation results show that， under Gaussian white noise， the performance of error?and?erasure correcting RS decoding is better than that of the RS decoding with error correction only when CCSK threshold is 14.

Keywords： data link； RS code； error?and?erasure correcting decoding； CCSK

0 引 言

現(xiàn)代軍事技術(shù)的快速發(fā)展，使得以先進(jìn)電子技術(shù)為基礎(chǔ)的戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段，數(shù)據(jù)鏈的應(yīng)用能夠使指揮人員及時(shí)掌握整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上的敵我態(tài)勢(shì)，掌握敵方作戰(zhàn)平臺(tái)對(duì)我方的威脅等級(jí)、攻擊目標(biāo)的位置、類型以及運(yùn)動(dòng)狀況等信息。在實(shí)際環(huán)境中，無(wú)線通信必然會(huì)受到來(lái)自各方面的干擾，因此必須采取一系列技術(shù)確保信號(hào)傳輸?shù)目煽啃訹1?3]。文中主要研究了糾錯(cuò)糾刪RS譯碼[4?5]數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的性能，通過(guò)選取合適的CCSK閾值使系統(tǒng)性能達(dá)到最好。仿真結(jié)果表明，在高斯白噪聲下，當(dāng)CCSK閾值取14時(shí)，糾錯(cuò)糾刪RS譯碼要比只進(jìn)行糾錯(cuò)的RS譯碼性能改善很多。

1 系統(tǒng)模型

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)主要有RS編碼、交織、CCSK、跳頻、MSK調(diào)制等。發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)RS編碼、交織、擴(kuò)頻等信道編碼技術(shù)，調(diào)制后發(fā)射出去，在接收端采取相應(yīng)的解調(diào)方法恢復(fù)出原始信息，文中主要研究糾錯(cuò)糾刪RS譯碼下系統(tǒng)的性能，系統(tǒng)模型如圖1所示。

2 RS編碼

數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的信道編碼采用RS（16，4）和RS（31，15）糾錯(cuò)編碼。其中數(shù)據(jù)部分采用的是RS（31，15）糾錯(cuò)編碼，能夠糾正8個(gè)錯(cuò)誤或16個(gè)刪除。RS碼是一類具有很強(qiáng)糾錯(cuò)能力的多進(jìn)制BCH碼，具有最大的漢明距離，在冗余相同的情況下，糾錯(cuò)能力最好。RS編碼的特點(diǎn)是碼元素和生成多項(xiàng)式的根均來(lái)自GF（q），它是碼元的符號(hào)域和根域一致的BCH碼，其中q在一般情況下是素?cái)?shù)或素?cái)?shù)的冪次，在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中使用的RS碼也在GF（）域中進(jìn)行。

3 循環(huán)碼移位鍵控

在數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中，采用32位循環(huán)碼移位鍵控（CCSK）對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。具體而言，就是通過(guò)一條長(zhǎng)為32 b的CCSK序列來(lái)代表對(duì)應(yīng)的5 b信息。數(shù)據(jù)鏈常用的CCSK起始序列為01111100111010010000101011101100，通過(guò)循環(huán)左移位得到代表第個(gè)5 b碼元。解調(diào)則充分運(yùn)用了CCSK編碼良好的自相關(guān)性，輸出運(yùn)算所得的最大值的碼字對(duì)應(yīng)相應(yīng)的5 b碼元。這種擴(kuò)頻方式就相當(dāng)于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行（32，5）編碼。CCSK解調(diào)原理如圖3所示。

表示解擾后的32位信息，輸出的是經(jīng)過(guò)CCSK解調(diào)的5 b符號(hào)，表示循環(huán)移位CCSK序列，表示第個(gè)分支的互相關(guān)值，其中。對(duì)于每一個(gè)32位輸入信息，選擇互相關(guān)值最大的那一路對(duì)應(yīng)的5 b信號(hào)作為解調(diào)信號(hào)。由此可見(jiàn)，CCSK的解調(diào)依據(jù)是最大互相關(guān)值，可以設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)最大互相關(guān)值小于該閾值時(shí)，說(shuō)明CCSK無(wú)法進(jìn)行正確解調(diào)，就把這個(gè)符號(hào)標(biāo)記為刪除。

4 糾錯(cuò)糾刪RS譯碼

RS碼可以同時(shí)進(jìn)行糾錯(cuò)糾刪譯碼（EED），距離為的線性分組碼，能夠糾正個(gè)錯(cuò)誤的同時(shí)糾正個(gè)刪除，如果全部用來(lái)糾刪，則可以糾正個(gè)刪除，通過(guò)刪除的指示信息，在相同的碼率下，糾錯(cuò)糾刪RS碼可以糾正近乎之前2倍的錯(cuò)誤。通過(guò)前面的分析知道，CCSK的解調(diào)依據(jù)是最大互相關(guān)值，當(dāng)最大互相關(guān)值小于預(yù)置門限時(shí)，就把這個(gè)符號(hào)標(biāo)記為刪除。因此，在進(jìn)行EED譯碼時(shí)，收到的符號(hào)為CCSK解調(diào)輸出的符號(hào)“0”～“31”和刪除。假設(shè)為刪除門限，則的取值范圍為。但是究竟取多大才能使糾錯(cuò)糾刪RS譯碼獲得最好的性能，這便是本文的研究重點(diǎn)。

5 性能仿真

文中仿真環(huán)境為高斯白噪聲，信號(hào)發(fā)射分別采用單脈沖或雙脈沖結(jié)構(gòu)[6?7]。圖4仿真分析了高斯白噪聲、單脈沖結(jié)構(gòu)下，當(dāng)時(shí)，只采用糾錯(cuò)RS碼與糾錯(cuò)糾刪RS碼在系統(tǒng)中的性能對(duì)比。由圖4可直觀地看出，兩個(gè)系統(tǒng)的性能基本相同，門限小于CCSK的最大非峰值4。

接著把門限的值增加到10，仿真結(jié)果如圖5所示，由圖5可知，糾錯(cuò)RS和糾錯(cuò)糾刪RS性能仍然很相近。

圖6和圖7將門限分別設(shè)為12，14，16，18進(jìn)行仿真，圖6采用單脈沖結(jié)構(gòu)，圖7采用雙脈沖結(jié)構(gòu)。從兩個(gè)仿真圖可以看出，當(dāng)時(shí)，性能有所改善，當(dāng)時(shí)，性能最好，當(dāng)時(shí)，性能開(kāi)始下降。因此，在采用EED時(shí)，合理的選擇門限可以改善系統(tǒng)的性能。

經(jīng)過(guò)上面的分析，發(fā)現(xiàn)在高斯白噪聲下門限時(shí)，采用糾錯(cuò)糾刪RS譯碼性能改善最大。圖8單獨(dú)仿真了時(shí)，單脈沖和雙脈沖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的性能。從仿真結(jié)果可以看出，在時(shí)，相比于糾錯(cuò)RS譯碼，兩種結(jié)構(gòu)下性能改善約為0.3 dB。

6 結(jié) 語(yǔ)

文中主要研究了糾錯(cuò)糾刪RS譯碼數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的性能，通過(guò)選取合適的CCSK閾值，使系統(tǒng)性能達(dá)到最好。仿真結(jié)果表明，在高斯白噪聲下，當(dāng)CCSK閾值取14時(shí)，糾錯(cuò)糾刪RS譯碼要比只進(jìn)行糾錯(cuò)的RS譯碼性能改善很多。

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