m序列的差错控制机理与译码算法及其在SDR平台的实现

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LDPC码在采用BP译码算法时有着良好的性能,但由于LDPC码在低信噪比情况下的局限性,在深空通信、战时通信和强干扰通信等恶劣环境中,LDPC码无法直接工作。m序列最早作为纠错码的应用,溯其本源是极长码的提出,极长码作为大数逻辑可译码可以硬判决纠正码元错误。m序列作为一种递推序列,其码元之间有着很强的逻辑关系和约束条件,但硬判决译码使得很多信息在判决过程中丢失了。所以为了充分利用m序列的信息,用m序列构造LDPC码,从而采用BP译码进行软判决译码可以将m序列编码的纠错能力充分发挥出来。对于m序列差错控制的研究,张哲和周亮曾给出了截段m序列码的定义和其相关性质,给出了理论上的截段m序列码的基本校验矩阵的数学形式,文中还创新性的利用截段m序列的生成多项式为本原多项式这一特点,扩展了基本校验矩阵的校验方程个数,提出了截段m序列码的扩展校验矩阵的构造方式。扩展校验矩阵大大增加了校验方程的数量,从而提升了译码性能。对于上述文章提出的译码方式,本文分析了一个码字中不同码元之间因位置不同导致的译码性能不同的现象。给出了不同位置码元之间的校验方程数量不同的解释,其中校验方程越多的码元位置,译码性能就越好。由此,提出了选择信息位位置的截段m序列码的编码方式。此后,对于纠错码中不同码率下译码性能不同这一基本结果,针对截段m序列码,本文给出了另一方面的解释:码率越低,码字的校验方程数量也就越多,所以译码性能越好。对于特定的通信系统,由于发送端不能随意改变码率等通信参数,所以只能在接收端译码时认为收到了更长的码字,由此提出了扩展码长译码算法来提高性能。文章最后在SDR平台上实现了实际通信过程,给出了误码率的测试,给出了具体的连接示意图和实物图,给出了每个硬件设备的具体工作和参数,并标明了具体接口型号。然后介绍了项目整体的测试流程,最后给出了具体的测试结果,包括信噪比的估计结果、不同处理过程中硬件的波形图和功率谱以及最后测试出的误码率曲线。
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