信道编码技术在卫星通信中的重要应用研究

陈曦原

（国防科技大学，长沙 410000）

1 引言

卫星通信在航空、数字电视与广播等信号传输等方面具有广泛应用价值，能够为区域内之间相互沟通交流提供支持。随着科学技术的逐渐发展，卫星通信信道传输距离逐渐扩大，信号传输中存在的干扰因素也越来越多。卫星通信属于高斯白噪声信道，信号传输过程中常会出现突发性错误或者随机性错误。当卫星通信传输功率受到限制时，便会对卫星通信系统正常工作造成不良影响。因此，需要采用信道编码技术进行错误纠错，尽量减少错误发生情况。信道编码技术能够将卫星通信中存在的噪声与干扰等问题解决掉，为信道传输稳定性提供技术保障。其中级联码信道编码技术能够处理译码难度和长码之间存在的矛盾，从而提升卫星通信信道传输效率与可靠性。在信道编码技术逐渐完善过程中，编码码型也在不断变化，这对卫星通信系统完善具有一定推动作用。

图1 数字卫星通信系统模型

2 信道编码技术

信道编码技术是具有良好的纠错能力，能够对卫星通信信号进行编码处理，从而提升信息传输稳定性，降低外界因素干扰。级联编码技术是信道编码技术中的一部分，能够有效降低译码器计算量，从而得到等效长码性能。在干扰比严重组合信道应用方面，级联码外码能够解决大多数突发错误问题，内码能够处理随机错误。级联码源于国外，相关研究者认为这种信道编码技术能够解决译码器复杂性问题，从而获得良好纠错性能。在卫星通信系统应用方面，卫星信道噪声干扰相对较大，需要通过级联码进行纠错处理。在信道编码技术应用过程中，操作人员需要将交织器放入内外编码器间，从而提升卫星信道抗干扰性能。在信道编码技术应用过程中，外码多使用线性分组码，这种信道编码突发错误纠正能力很强。通过线性分组码将信息序列成分信息组，形成线性关系，通过监督码元了解外编码信息冗余度变化情况。最小距离、汉明重量与编码效率等都是线性分组码中的重要参数，对信道编码纠错能力具有一定影响[1]。在错误信息纠错方面，随机错误纠正容易，突发错误量大，具有一定持续性，容易增加信道编码技术纠错难度。因此，需要通过交织技术尽量减少错误之间相关性，从而降低纠错难度。在信道编码技术应用方面，内码多采用卷积码，这种信道编码能够充分利用各组信息相关性，从已有码组之中获取相关价值信息。与分组码相比，卷积码在同等复杂程度与编码效率下的错误纠正能力更强。

3 卫星广播通信中应用

在卫星广播通信应用方面，需要对广播信号进行编码，并对信号数据进行分割处理，通过信道编码技术编码之后方可发射。在DVB-S卫星广播通信方面，需要使用级联编码技术进行编码处理，信道编码工作需要经过凿孔、较之与卷积编码等步骤方可完成。在级联编码技术应用方面，需要通过（204，188）方式将里所码转变为RS码，这种码元性能比较可靠，能够达到卫星广播通信标准。操作人员需要交织处理RS码，经处理之后的数据包能够提高信道编码技术纠错能力，促进内外码相连。其中级联码内码码率设置为50%，通过信道编码技术对卷积码进行编码处理。相关实践研究结果显示，信道编码技术能够有效降低卷积码误码率。在卷积码凿孔处理过程中，操作人员可以得到4种码率，卷积码传输效果与纠错能力显著提高。在卫星广播通信信道编码技术应用过程中，每种编码速率都会存在对应的线性分组码H矩阵。外码纠错能力能够达到12，内码对应的H矩阵随机性较大，具有很强的抗干扰能力。虽然H矩阵编译码难度相对较大，但却可以通过线性分组码编码方式对计算量进行简化处理[2]。线性分组码信道编码技术在卫星广播通信中具有较高应用价值，是未来卫星通信系统中的一种主流编码技术。这种信道编码技术能够对编码过程进行简化，提高数据传输速度，具有较强的实用性。

4 数字广播电视卫星传输系统应用

在数字广播电视卫星传输系统应用方面，虽然信道编码技术具有一定应用价值，但数据率容易受到四相移键控调制技术限制。因此，在信道编码技术应用过程中，需要对数据传输效率进行调整，从而满足数字广播电视卫星传输系统业务发展需求。级联信道编码技术在数字广播电视卫星传输系统中具有较高应用价值，能够有效降低解调门限。在具体应用方面，多采用低密度奇偶校验码与BCH码进行信道编码处理。其中低密度奇偶校验码能够解决计算量过多问题，从而达到长码纠错性能；BCH码在随机错误纠正方面具有一定应用价值。在先进卫星广播系统应用过程中，需要采用低密度校验码进行信道编码处理。

5 民用航空卫星通信系统应用

民用航空卫星系统是卫星通信中的一部分，主要通过无线电语音实现通信目标。在民用航空卫星通信系统使用过程中，不可避免的会因为多普勒频移、自由空间损耗与噪声等而受到干扰，导致信号发生畸变。而信道编码技术纠错能力较强，能够有效降低民用航空卫星通信系统的信号误码率。Turbo码在民用航空卫星系统中具有较高应用价值，这种编译码是一种并行级联卷积码，可以利用交织器并行级联分量码编码器。在并行级联卷积码信道编码技术应用方面，技术人员可以通过分量码迭代译码串联分量译码器进行译码处理。在多次迭代译码处理之后，分量译码器输出外信息数据将会逐渐稳定，从而获得全局最优译码。在低密度校验码信道编码技术应用方面，技术人员需要通过随机发进行校验矩阵建设，通过迭代译码处理是低密度校验码逐渐逼近信道容量。在具体操作方面，技术人员可以利用后验概率译码、大数逻辑译码与比特翻转译码等多种手段进行译码处理，从而获得最佳误码率性能。相对于以往编码方法而言，低密度校验码信道编码技术性能更加优越，在长码方面展现出来的性能明显优于并行级联卷积码信道编码技术。