一种Turbo码短交织器的设计方法

短交织器的结构对Turbo码的性能有很大的影响,通过探讨Turbo码编码器中反馈最小多项式的周期性和序列的可整除性问题,把可整除序列变为不可整除序列交织器,从而获得高码重的码字,并给出一种基于输入信息序列周期性特性的短交织器的设计方法.仿真结果表明是一种很有效的设计方法.     

非标准参数的CCSDS Turbo码译码器性能仿真

实现了一款具有通用性的Turbo码编译码器,对CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)规范中的信息数据帧长度进行扩展,不仅支持原有的5种帧长,而且能实现16384bit内255bit的任意整数倍帧长的信息序列的编译码.针对标准外的编码参数,分别对不同译码算法(MAP,SW-MAP,log-MAP算法)的译码性能进行了仿真,并与标准参数的译码器进行比较.将算法程序以C++动态链接库的形式实现,编写Python测试程序,产生待仿真码长的随机信号,编译码后计算误码率,绘制出信噪比和误码率的关系曲线图.通过相应的仿真发现,所设计的编译码器具有所需的通用性;同时对不同算法的性能进行了分析比较;研究各项参数对于译码性能的影响,包括信息序列长度、码率、迭代次数等.     

利用神经网络逆控制系统提高 Turbo码译码性能

对Turbo码译码逆模型建立问题,提出使用神经网络结构的非线性滤波器来建立Turbo码译码自适应逆模型.采用最优常系数比例因子统计得到Turbo码期望衰减系数,通过利用期望衰减系数训练神经网络非线性自回归外输入NARX滤波器,建立全局范围内的Turbo码译码逆输入输出映射模型.在线性逆控制系统中采用该自适应逆模型,与非线性逆控制结构的自适应逆控制系统相比,具有系统结构简单、运算量小等特点.仿真结果表明在信噪比大于0?dB时,该自适应逆模型算法收敛迅速、稳定,计算误差保持在较小的范围之内.自适应逆译码模型从译码机理角度提供了一种改善译码性能的新途径.     

空时交织码

提出了一种可在频率选择性信道中获得分集增益的满速率满分集空时码.由于所设计方案在不同的天线上设置不同的随机交织器,因此称之为空时交织码.证明了该码满足准静态频选衰落信道满分集准则,并且无速率损失.由于方案仅在各天线处增加交织器,因此易于推广至多个发射天线的场景.同时交织器还使接收机可通过迭代检测逼近最大似然检测性能,因此分别设计了两种迭代接收结构,一种是直接在卷积关系与相等关系间迭代,另一种是在叠加关系、多路卷积关系与相等关系间进行迭代.这些简化了接收机复杂度,使之随发射天线数线性增长.与频选信道中的其他空时码方案相比,该方案在速率、分集以及复杂度方面做出了有效折中.仿真表明,瑞利块衰落信道中该码性能接近多重分集理论曲线.     

低信噪比下分组交织器识别

针对现有的分组交织器识别算法计算复杂高且容错性差缺点,从分组交织后的同步码分布规律出发,提出了一种新的识别算法。首先,利用数据矩阵统计特性,给出了在任意矩阵列数下,同步码和随机业务数据位置上的概率密度分布函数,基于最小错误判决准则,设定了同步码检测门限,同时基于3倍标准差准则,求解出稳健的交织周期识别门限;其次,分析了数据矩阵中每一行与每一列累积量之间的对应关系,提出了一种快速交织周期遍历方法,使得数据矩阵的构建次数大大减少;最后,总结了4个分组交织后同步码分布规律,通过遍历同步码序列,利用同步码之间的位置关系,实现交织同步位置、分组交织列与交织行参数快速识别。仿真结果表明:所提算法具有较强的低信噪比容错性,在信噪比为-6 dB条件下,参数识别率能够达到98%以上,同时与现有的算法相比,其性能提升4~10 dB且计算效率明显提高。      

Turbo编码的并行设计与优化

提出了一种基于3GPP TS 25.212协议的单RAM的turbo并行编码技术,并详细介绍了所设计tur-bo并行编码器硬件结构框架的具体实现方法及优化方式,解决了传统编码技术中的低速和芯片面积过大的问题,使其适应当今通信系统。该编码技术计算S序列时,并不直接计算基序列,而使用中间序列的计算来代替,极大的减少了计算的周期,减少了芯片的使用面积。Matlab的仿真结果表明,该设计在码片速率为61.44 MHz时,编码速率达到了0.35 ms,满足通信系统的高速传输要求。     

一种用于数字电视系统中的Turbo-TCM方法

给出了适合数字电视系统是信道纠错码中的内码编码速率可变这一特点的一种Turbo-TCM(Turbo Trellis Coded Modulation)方法,同时给出了解调译码方法.所提出了这种Turbo-TCM方法,是基于一种简单的编码速率是1/3的二进制Turbo码,通过打孔剔除而获得更高速率的方法.在各种编码速率和调制方式下进行了仿真.从仿真结果可以看出这种Turbo-TCM方法较原欧洲数字电视标准中的卷积码TCM方法(ETSI EN 300 744)有1~3 dB的编码增益.      

基于码片幅度调制的导航信号扩频码认证方法

信号认证是满足全球卫星导航系统(GNSS)民用信号安全性需求的关键,相比于导航电文认证(NMA),扩频码认证(SCA)具有更强的安全性。为了在实现SCA的同时不对非认证用户造成影响,提出了一种基于码片幅度调制(CAM)的导航信号SCA方法,对民用信号的扩频码的码片幅度进行了调制,实现了在扩频码层面的认证特征的引入。为了验证所提方法的有效性,采用理论和仿真分析,与GPS L1C采用的Chimera SCA方法进行了比较。结果表明,所提方法在检测性能方面提升了2.55～2.78 dB。研究成果可为下一代高安全卫星导航信号的设计提供支持。     

两类DBL码的性能比较

设计出扩展的Large area Synchronization地址码(LS码)——Daoben Lab地址码(DBL码).DBL码由基本LS码与矩阵左、右直积生成,分别称为DBL左乘码和DBL右乘码,两类DBL码各有特点.DBL右乘码特点是把码字分组,码组间码字存在更大的零相关窗,增加了可用码字数,码组内码字非周期相关性与扩展矩阵行向量的相关性相同;DBL左乘码也是把码字分组,码组间的零相关窗长度不变,没有增加可用码字数,但当以正交矩阵扩展时,码组内有和原LS码同样长度的零相关窗.计算机仿真验证了两类DBL地址码的性质.      

级联素数码的有限域模型

基于素数码的构造思想和有限基域与有限扩域的变换关系,通过分析级联素数码构造过程的多项式表示,得出级联素数码的有限域模型,表明级联素数码是以某一类二次既约多项式为模的有限扩域域乘法某种变形的结果,将级联素数码的构造与有限扩域域乘法相关联,并基于此得出确定级联素数码码族个数的规律．上述结果对研究将素数码的构造思想扩展到有限扩域具有启发意义,为基于素数码构造周期更长、序列数目更多的跳频序列族提供了一条新的思路．      

串行级连卷积码内交织器的优化设计

串行级连卷级码SCCC(Serial Concatenated Convolutional Codes)是近年来提出的一种性能较好的信道编码方式,它由2个串行的反馈系统卷积码RSC(Recursive Systematic Convolutional codes)和一个内交织器构成,其中内交织器起着十分关键的作用.根据SCCC的结构和截位(puncture)方法提出了适用于SCCC的"均衡保护"伪随机S交织器.理论和仿真结果都表明:在SCCC中"均衡保护"伪随机S交织器的性能要远优于其它的随机交织器和分组交织器.总结了SCCC内交织器的设计准则.      

原模图LDPC码的准循环扩展和编码算法

原模图LDPC码性能优异, 适合高速编译码, 但针对它的扩展和编码算法研究较少. 利用矩阵环与多项式环的同构关系, 提出了原模图LDPC码准循环扩展和生成矩阵求解的高效算法. 仿真结果表明, 用所提出的扩展算法得到的原模图LDPC码, 在相同的最大变量节点度条件下, 性能优于已知的最好无结构非正则码.     

基于VCM的自适应越障机器人优化设计

虚拟运动中心(VCM,Virtual Center of Motion)机构实质上是一种少自由度的功能机构,根据VCM机构的特点,将其应用到被动式自适应越障机器人的设计中,提高了机器人越障性能.通过分析VCM位置与前导轮轮心的位置关系,优化了前导机构的结构参数.利用VCM的特点简化了前导机构的静力学模型,通过量化的对比分析了悬挂在前导机构的弹簧在改善机器人整体力学性能中的作用,并优化了弹簧的安装位置.试验中优化后样机可以平稳的翻越约2.1倍轮子直径高的竖直台阶障碍,并且可以连续攀登单阶1.27倍轮子直径高楼梯和自适应各种复杂地面.     

基于FPGA的移动通信衰落信道的建模与实现

介绍了一种基于现场可编程逻辑阵列器件(FPGA)的中频移动通信衰落信道模拟系统设计方案,它可以模拟在地面环境下的移动通信传播特性.该系统可以在实验室条件下评估移动通信终端的性能.利用FPGA作为数字信号处理平台来实现可调的衰落带宽以及多径延时.介绍了一个模拟最多三个不同传播路径的典型多径效应模型,通过增加相同的单元数目可以实现更多路径的模拟.该通道衰落模拟系统专为速度达到120km/h以及多径时延达到9μs的移动单元设计.     

大容量高精度自动车辆定位系统数据链路设计

目前自动车辆定位系统存在容量少,报警碰撞和精度低等缺陷.因此,对自动车辆定位系统和时隙ALOHA(SALOHA)的特点进行了分析研究,提出了广播预约ALOHA(BRALOHA)这一新的数据链路设计方法,即基站广播差分信息,子站预约传输位置等信息和平滑接收机噪声等.其集中控制策略,吞吐量负载性能以及时延吞吐量性能表明,它适宜于设计大容量高精度自动车辆定位系统.     

基于Lyapunov最优反馈控制的月球中继卫星转移轨道设计

摘要： 随着电推进器及小推力转移变轨的研究逐渐深入,在深空探测领域应用电推力器是必然的发展趋势.文章基于以月球中继卫星的运行轨道地月L2点Halo轨道为目标轨道的轨道转移任务,采用Lyapunov最优反馈控制方法,计算单一轨道根数的局部最优控制率,通过遗传算法调整五个轨道根数的权重,得到时间最优的月球中继卫星小推力轨道转移方案,具有工程应用意义.     

Optimal H∞ robust output feedback control for satellite formation in arbitrary elliptical reference orbits

A two degree-of-freedom signal-based optimal H_∞ robust output feedback controller is designed for satellite formation in an arbitrary elliptical reference orbit. Based on high-fidelity linearized dynamics of relative motion, uncertainties introduced by non-zero eccentricity and gravitational J2 perturbation are separated to construct a robust control model. Furthermore, a distributed robust control model is derived by modifying the perturbed robust control model of each satellite with the eigenvalues of the Laplacian matrix of the communication graph, which represent uncertainty in the communication topology. A signal-based optimal H_∞ robust controller is then designed primarily. Considering that the uncertainties involved in the distributed robust control model have a completely diagonal structure, the corresponding analyses are made through structured singular value theory to reduce the conservativeness. Based on simulation results, further designs including increasing the degrees of freedom of the controller, modifying the performance and control weighted functions, adding a post high-pass filter according to the dynamic characteristics, and reducing the control model are made to improve the control performance. Nonlinear simulations demonstrate that the resultant optimal H_∞ robust output feedback controller satisfies the robust performance requirements under uncertainties caused by non-zero eccentricity, J2 perturbation, and varying communication topology, and that 5 m accuracy in terms of stable desired formation configuration can be achieved by the presented optimal H_∞ robust controller. In addition to considering the widely discussed uncertainties caused by the orbit of each satellite in a formation, the optimal H_∞ robust output feedback control model presented in the current work considers the uncertainties caused by varying communication topology in the satellite formation that works in a cooperative way. Other new improvements include adopting a new method to more accurately describe and analyze the effects of the higher-order J2 perturbation, combining all the uncertainties into a diagonal structure, and utilizing a structured singular value to synthesize and analyze the controller.     

降低PLC系统峰均比的低复杂度改进SLM算法

针对信道慢时变特性及噪声复杂的特点,提出了适用于低压电力线通信的降低峰均比的改进算法.改进算法对原始输入序列中的部分数据进行循环移位来获得一系列不同的新数据序列;在每个新数据序列尾部插入相应的边带信息组成一个输入候选序列;对这一系列不同的输入候选序列分别实施傅里叶反变换,得到不同的输出序列;从中选择峰均比最小的用于传输,达到降低系统峰均比的目的.结果表明:改进算法能够有效地降低系统的峰均比,并且能够获得更好的误码率性能,同时具有比传统选择性映射方法更低的计算复杂度.