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1、短波数据通信纠错技术探讨摘要：针对短波无线通信的特点，分析了其天波和地波的传播原理和特征，其易受多路径、多普勒效应和衰减影响。为提升短波信道质量，文中重点介绍了Turbo编译码结构，利用RS码在突发过失方面的较强校正能力，将其与Turbo码相结合，提出基于RS-Turbo级联码的纠错算法，将其应用于短波编译码和纠错技术中，到达降低短波通信误码率的目的。关键词:短波；信道；误码纠错；编译1短波传输原理短波一般是指频率在330MHz的频段，其波长一般在10100米，是应用最广的无线通信技术之一。随着短波应用的推广，短波的频段已被扩展至1.530MHz。短波传播过程中进故宫电离层的反射，发射到较远距
2、离的接收端，其传播特点适应于远距离的无线通信。由于电离层受多种冗杂环境因素影响，其特性会随着时间发生改变，电离层特性具有时变性，会对短波传输产生不稳定的干扰，从而导致短波传输的稳定性较差，传播过程中会产生较大的噪声干扰。为提升短波信号传播质量，出现了一些新的信号质量改善技术，例如信道编码技术、扩频技术等。由于短波传输具有很强的抗毁能力，且系统建设本钱低，仍旧是一种不行被完全替代的通信手段。短波的传播途径主要分为两种，分别是天波和地波。其中，天波是主要传播途径，主要是利用天线发射后，首先到达电离层，通过电离层的发射后回到地面，也有可能从地面重新发射，通过地面和电离层多次的发射后，信号传输至数千公
3、里之外。但是由于天波具有时变性，其传播路径不稳定，当天气条件发生改变时会对信号传播产生干扰。由传播路径不同和电离层中电子密度发生改变，均会造成信号质量的下降，从而导致接收端的接收信号质量收到影响。天波的信号传播过程如图1所示。短波的另外一种传播路径是地波，地波主要沿着大地外表进行传播，由于水泥地面、建筑、山石、海水等地面介质的影响，不同介质将导致短波传输距离的不同。一般导电性能较差的介质将导致短波传输的损失较大，通信传输距离较短，例如沙石地面。反之，导电较好的介质其电波传输过程中损失较小，通信传输距离也较长，利于水介质，一般通信距离可长达几十公里。但地波传输距离与天波相比要短许多，另外受楼宇和
4、树木的遮挡，也会造成电波的损失，一般电波发射天线需要架设在较高的位置，以提升传播距离。地波传播路径过程如图2所示。2纠错掌握编码技术纠错掌握编码技术是在发送序列上附件一部分冗余序列，当接收端接收到序列后，假如发生的错误码在纠错编码的范围内，可以利用冗余序列对错误进行纠正。其中，BCH码能够实现对多个错码进行纠正，是线性分组码中应用较为广泛的一种方法。另外，Turbo码具有良好的纠错性能，与香浓卷积码性能相接近，但Turbo码也存在缺乏之处，当发生错误平层现象时，无法进一步降低误码率，误码率将保持在肯定区间内。RS码编码具有结构简洁、译码算法完备、较强的纠错能力等优势。可对Turbo和RS码进行
5、级联应用，将错误比特变换为突发错误，利用RS码可以实现对突发错误的纠正。RS码属于前向纠错形式的信道码，属于非二进制码，时BCH码中的一种特别形式码。RS码在突发过失校正方面的能力尤为突出，在实际工程中得到广泛应用，在无线通信和数据存储技术中均获得应用。RS码的译码分为两类，一类为硬判决译码，另一类为软判决译码。在两类译码方法中包含了多种译码算法。其中，硬判决译码的讨论和应用相对成熟，但该方法未能充分应用信号中的“软信息，其译码性能由肯定的损失。硬判决译码过程主要分了四个步骤，第一是求出校正因子，第二是对错误位置多项式进行求解，第三是对估值函数进行求解，最终是求出错误的位置和错误数据，完成纠错
6、。软判决译码方法可以分为多种算法，其中包括Forney提出的GMD算法，该算法基础上又衍生出Chase算法5。Sundan提出了一种基于代数序列的软译码算法，其与硬判决译码算法相比性能更优，。Koetter提出的KV算法为RS码开拓了一个新的讨论方向，该算法具有良好性能，对重数矩阵进行转换，将内插值转换为可信度信息，对初始多项式进行了改良，是算法表现出良好的性能，但该算法结构比较冗杂。BM算法是目前应用较为广泛的算法，其结构简洁，且对场景适应能力强，本文采纳BM硬判决译码算法作为RS码的译码算法。3Turbo编译码图3Turbo编码器结构Turbo编译码器主要又两个重量编码器和一个随机交织器构
7、成，进行编码后需要对校验位进行删减，然后与系统信息一起作为编码器的输出。Turbo编码器主要又四个模块组成，分别为交织器、重量器、删余器和复用器，两个重量器选用相同的结构，对非对称码同样具有很好的性能6。Turbo编码器结构如图3所示。编码过程中，信息序列共分成了三路，其中一路被直接输入到复用器，成为复用器的输入数据。另一路被输入值重量编码器1中，最终一路经过交织器后产生新的序列，重新产生的新序列的长度和数据内容不发生转变，器比特位置与原位置可能发生改变。Turbo译码器将重量码进行并联处理，同时利用交织器对信息序列完成编码。在译码过程中，假如能对重量译码器的输出量进行合理处理，则能够降低数据
8、传输的误码率，利用软判决方法可以实现更好的译码效果。Turbo译码器结构如图4所示，主要包含了两个重量编码器和交织器。重量编码器进行译码后的剩余信息称之为外信息，将外信息进行交织处理后，将其作为重量译码器2的先验信息。在重量译码器中同样进行上述操作，进行信息的迭代。通过多次迭代后，两个译码器间的交换信息到达平衡，误码率到达设计要求，完成译码过程。4结论在短波通信系统中，编译码和编码纠错技术是短波通信的两个关键技术。文中介绍了短波的两种传播路径，分别为天波和地波传播原理和特性，并对影响短波传输的主要因素进行分析，主要包括多路径效应、多普勒现象和传播过程的信号衰减。重点分析了Turbo码编码和解码
9、过程，并提出将RS-Turbo级联码作为信道编码，以此提高系统纠错能力，降低短波传输过程的误码率。参考文献1邓燕君.短波通信频率选择技术研宄与实现D.西安:西安电子科技大学,2022.2张磊.基于PC时频调制接收处理终端的研宄D.大连:大连海事大学,2022. 田杰 李林峰 单位：西安烽火电子科技有限责任公司本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页