陳曦原

（國(guó)防科技大學(xué)，長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

衛(wèi)星通信在航空、數(shù)字電視與廣播等信號(hào)傳輸?shù)确矫婢哂袕V泛應(yīng)用價(jià)值，能夠?yàn)閰^(qū)域內(nèi)之間相互溝通交流提供支持。隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸發(fā)展，衛(wèi)星通信信道傳輸距離逐漸擴(kuò)大，信號(hào)傳輸中存在的干擾因素也越來越多。衛(wèi)星通信屬于高斯白噪聲信道，信號(hào)傳輸過程中常會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性錯(cuò)誤或者隨機(jī)性錯(cuò)誤。當(dāng)衛(wèi)星通信傳輸功率受到限制時(shí)，便會(huì)對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)正常工作造成不良影響。因此，需要采用信道編碼技術(shù)進(jìn)行錯(cuò)誤糾錯(cuò)，盡量減少錯(cuò)誤發(fā)生情況。信道編碼技術(shù)能夠?qū)⑿l(wèi)星通信中存在的噪聲與干擾等問題解決掉，為信道傳輸穩(wěn)定性提供技術(shù)保障。其中級(jí)聯(lián)碼信道編碼技術(shù)能夠處理譯碼難度和長(zhǎng)碼之間存在的矛盾，從而提升衛(wèi)星通信信道傳輸效率與可靠性。在信道編碼技術(shù)逐漸完善過程中，編碼碼型也在不斷變化，這對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)完善具有一定推動(dòng)作用。

圖1 數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型

2 信道編碼技術(shù)

信道編碼技術(shù)是具有良好的糾錯(cuò)能力，能夠?qū)πl(wèi)星通信信號(hào)進(jìn)行編碼處理，從而提升信息傳輸穩(wěn)定性，降低外界因素干擾。級(jí)聯(lián)編碼技術(shù)是信道編碼技術(shù)中的一部分，能夠有效降低譯碼器計(jì)算量，從而得到等效長(zhǎng)碼性能。在干擾比嚴(yán)重組合信道應(yīng)用方面，級(jí)聯(lián)碼外碼能夠解決大多數(shù)突發(fā)錯(cuò)誤問題，內(nèi)碼能夠處理隨機(jī)錯(cuò)誤。級(jí)聯(lián)碼源于國(guó)外，相關(guān)研究者認(rèn)為這種信道編碼技術(shù)能夠解決譯碼器復(fù)雜性問題，從而獲得良好糾錯(cuò)性能。在衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用方面，衛(wèi)星信道噪聲干擾相對(duì)較大，需要通過級(jí)聯(lián)碼進(jìn)行糾錯(cuò)處理。在信道編碼技術(shù)應(yīng)用過程中，操作人員需要將交織器放入內(nèi)外編碼器間，從而提升衛(wèi)星信道抗干擾性能。在信道編碼技術(shù)應(yīng)用過程中，外碼多使用線性分組碼，這種信道編碼突發(fā)錯(cuò)誤糾正能力很強(qiáng)。通過線性分組碼將信息序列成分信息組，形成線性關(guān)系，通過監(jiān)督碼元了解外編碼信息冗余度變化情況。最小距離、漢明重量與編碼效率等都是線性分組碼中的重要參數(shù)，對(duì)信道編碼糾錯(cuò)能力具有一定影響[1]。在錯(cuò)誤信息糾錯(cuò)方面，隨機(jī)錯(cuò)誤糾正容易，突發(fā)錯(cuò)誤量大，具有一定持續(xù)性，容易增加信道編碼技術(shù)糾錯(cuò)難度。因此，需要通過交織技術(shù)盡量減少錯(cuò)誤之間相關(guān)性，從而降低糾錯(cuò)難度。在信道編碼技術(shù)應(yīng)用方面，內(nèi)碼多采用卷積碼，這種信道編碼能夠充分利用各組信息相關(guān)性，從已有碼組之中獲取相關(guān)價(jià)值信息。與分組碼相比，卷積碼在同等復(fù)雜程度與編碼效率下的錯(cuò)誤糾正能力更強(qiáng)。

3 衛(wèi)星廣播通信中應(yīng)用

在衛(wèi)星廣播通信應(yīng)用方面，需要對(duì)廣播信號(hào)進(jìn)行編碼，并對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，通過信道編碼技術(shù)編碼之后方可發(fā)射。在DVB-S衛(wèi)星廣播通信方面，需要使用級(jí)聯(lián)編碼技術(shù)進(jìn)行編碼處理，信道編碼工作需要經(jīng)過鑿孔、較之與卷積編碼等步驟方可完成。在級(jí)聯(lián)編碼技術(shù)應(yīng)用方面，需要通過（204，188）方式將里所碼轉(zhuǎn)變?yōu)镽S碼，這種碼元性能比較可靠，能夠達(dá)到衛(wèi)星廣播通信標(biāo)準(zhǔn)。操作人員需要交織處理RS碼，經(jīng)處理之后的數(shù)據(jù)包能夠提高信道編碼技術(shù)糾錯(cuò)能力，促進(jìn)內(nèi)外碼相連。其中級(jí)聯(lián)碼內(nèi)碼碼率設(shè)置為50%，通過信道編碼技術(shù)對(duì)卷積碼進(jìn)行編碼處理。相關(guān)實(shí)踐研究結(jié)果顯示，信道編碼技術(shù)能夠有效降低卷積碼誤碼率。在卷積碼鑿孔處理過程中，操作人員可以得到4種碼率，卷積碼傳輸效果與糾錯(cuò)能力顯著提高。在衛(wèi)星廣播通信信道編碼技術(shù)應(yīng)用過程中，每種編碼速率都會(huì)存在對(duì)應(yīng)的線性分組碼H矩陣。外碼糾錯(cuò)能力能夠達(dá)到12，內(nèi)碼對(duì)應(yīng)的H矩陣隨機(jī)性較大，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。雖然H矩陣編譯碼難度相對(duì)較大，但卻可以通過線性分組碼編碼方式對(duì)計(jì)算量進(jìn)行簡(jiǎn)化處理[2]。線性分組碼信道編碼技術(shù)在衛(wèi)星廣播通信中具有較高應(yīng)用價(jià)值，是未來衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的一種主流編碼技術(shù)。這種信道編碼技術(shù)能夠?qū)幋a過程進(jìn)行簡(jiǎn)化，提高數(shù)據(jù)傳輸速度，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

4 數(shù)字廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)應(yīng)用

在數(shù)字廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)應(yīng)用方面，雖然信道編碼技術(shù)具有一定應(yīng)用價(jià)值，但數(shù)據(jù)率容易受到四相移鍵控調(diào)制技術(shù)限制。因此，在信道編碼技術(shù)應(yīng)用過程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)傳輸效率進(jìn)行調(diào)整，從而滿足數(shù)字廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)業(yè)務(wù)發(fā)展需求。級(jí)聯(lián)信道編碼技術(shù)在數(shù)字廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中具有較高應(yīng)用價(jià)值，能夠有效降低解調(diào)門限。在具體應(yīng)用方面，多采用低密度奇偶校驗(yàn)碼與BCH碼進(jìn)行信道編碼處理。其中低密度奇偶校驗(yàn)碼能夠解決計(jì)算量過多問題，從而達(dá)到長(zhǎng)碼糾錯(cuò)性能；BCH碼在隨機(jī)錯(cuò)誤糾正方面具有一定應(yīng)用價(jià)值。在先進(jìn)衛(wèi)星廣播系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要采用低密度校驗(yàn)碼進(jìn)行信道編碼處理。

5 民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用

民用航空衛(wèi)星系統(tǒng)是衛(wèi)星通信中的一部分，主要通過無線電語音實(shí)現(xiàn)通信目標(biāo)。在民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)使用過程中，不可避免的會(huì)因?yàn)槎嗥绽疹l移、自由空間損耗與噪聲等而受到干擾，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生畸變。而信道編碼技術(shù)糾錯(cuò)能力較強(qiáng)，能夠有效降低民用航空衛(wèi)星通信系統(tǒng)的信號(hào)誤碼率。Turbo碼在民用航空衛(wèi)星系統(tǒng)中具有較高應(yīng)用價(jià)值，這種編譯碼是一種并行級(jí)聯(lián)卷積碼，可以利用交織器并行級(jí)聯(lián)分量碼編碼器。在并行級(jí)聯(lián)卷積碼信道編碼技術(shù)應(yīng)用方面，技術(shù)人員可以通過分量碼迭代譯碼串聯(lián)分量譯碼器進(jìn)行譯碼處理。在多次迭代譯碼處理之后，分量譯碼器輸出外信息數(shù)據(jù)將會(huì)逐漸穩(wěn)定，從而獲得全局最優(yōu)譯碼。在低密度校驗(yàn)碼信道編碼技術(shù)應(yīng)用方面，技術(shù)人員需要通過隨機(jī)發(fā)進(jìn)行校驗(yàn)矩陣建設(shè)，通過迭代譯碼處理是低密度校驗(yàn)碼逐漸逼近信道容量。在具體操作方面，技術(shù)人員可以利用后驗(yàn)概率譯碼、大數(shù)邏輯譯碼與比特翻轉(zhuǎn)譯碼等多種手段進(jìn)行譯碼處理，從而獲得最佳誤碼率性能。相對(duì)于以往編碼方法而言，低密度校驗(yàn)碼信道編碼技術(shù)性能更加優(yōu)越，在長(zhǎng)碼方面展現(xiàn)出來的性能明顯優(yōu)于并行級(jí)聯(lián)卷積碼信道編碼技術(shù)。