衛星導航系統-第4講-衛星導航基礎知識-4-2


 

下面是第3位和第4位座模2和運算的結果

 

 同族m序列:由相同級數的移位寄存器組成但反饋邏輯不相同而產生的m序列,稱為同族m序列。

r級移位寄存器可產生的同族碼序列個數Jr可按下式計算:

假設r為4,那么可以取1,2,3,4,但是其中只有1和3才是4的互素 。

最長線性位移寄存器序列-m序列

反饋移位寄存器的反饋邏輯用特征多項式函數表示:

 c0必須為1,不為1則就沒有反饋的效果了;如果不為1則是一個靜止不變的移位寄存器了;

cr必須為1,因為不為1,則退化為了一個r-1級的移位寄存器了;

 統計特性

1.每一個周期內,兩種元素出現的次數僅相差一次,即“1”的個數比“0”的個數多一個;

2.每一周期內,長度為m的游程(同一元素連續出現n次)出現的次數比長度為(n+1)的游程出現的次數多一倍。

3、r級移位寄存器最多可能有2r種不同的狀態,線性反饋最多允許有2r-1種(排除全0狀態)。

4、為噪聲特性:m序列在出現概率、游程分布和自相關函數等特性上與隨機噪聲十分相近。

m序列的相關特性

 自相關函數

 

 

自相關特性是偽距離測量的基礎!!!!!!!!!!

 上圖中,上面波形是原始序列,下面波形是本地接收到的序列

在碼元沒有對齊的情況下,輸出值都是碼長的倒數;

如果移動本地產生的碼

 這時與原始序列還差一個碼元,繼續移動就趨於對齊

 上面基本上在一個碼元之內;之后再繼續移動

 當上面對齊的時候,相關性會出現一個非常大的值,那么滑動本地碼序列會產生出來如下的波形

 假設接收到的信號是下面的信號,本地產生的時間是以 上面的0為初始相位為基准的話,那么通過滑動到達那個閾值很大的位置處時(由於自相關為1嘛,不是自相關就是碼長倒數的負值),就可以計算出來時間延遲是多少,就可以計算出來衛星從發送到我接收的時間延遲是多少。

 

m序列的互相關性

 

 

截短碼

 

 

 在最右邊的倒數第二個,由於檢測到了0011本來之后應該是生成0001的,然后這個0001又變化生成了1001.又回到了最初的1001了。

復合碼

 

 復合碼的自相關

 復合碼有個問題,互相關不統一;

哥爾德碼

 在GPS里面就是采用的這種序列

利用兩個同周期、具有良好互相關特性的同族m序列組成的復合碼序列族,稱為哥爾德碼。

哥爾德碼本身不是m序列,但它容許我們從一對m序列(n級移位寄存器)構造一族(2n-1)個碼,所有的碼都有良好的自相關和互相關特性。

哥爾德碼的周期和速率與構成的m序列是一致的,改變兩個m序列之間的相位關系,就可以合成一種新的哥爾德碼。

 信息調制

差錯控制

數字信號在傳輸過程中常常會受到噪聲、衰落等干擾的影響,使信號碼元波形變壞,碼間干擾變大,故傳輸到接收端后可能發生錯誤判決。

信道均衡技術:在接收端設置一個與信道特性具有相反特性的均衡器,以減小因信道時變多徑傳播特性引起的碼間串擾。

差錯控制技術:在原始信息碼的基礎上增加一些監督碼或檢驗碼(冗余碼元),使監督碼元與信息碼元之間建立一種確定的關系,這一過程稱為差錯控制編碼。

 前向差錯控制(FEC)

發端將數據信息按一定的規則附加多個冗余碼元,組成具有糾錯能力的碼。接收端收到后,按預先的規則進行譯碼,以確定接收碼組中有無錯誤。若有錯,則確定其位置並進行糾正。

優點:不需要反饋信道,能用於單向通信,因而適用於諸如差分GPS系統中的一個基准站和多個用戶站的情況。
缺點:這種方式的譯碼設備比較復雜,為了糾正比較多的錯誤,要求附加很多的多余碼元,通常需要25%~50%的多余碼元,因而傳輸效率較低。降低有效性換取可靠性。

檢錯重發(ARQ)

又稱為判決反饋或反饋糾錯。發送端對數據信息進行分組編碼,加入一定的多余碼元,接收端接收到碼組后,按一定規則對其進行有無錯誤的判別,並將判別結果(應答信號)通過反饋信道回送給發送端。發送端根據應答信號把接收端認為有錯的那組數據再次傳輸。重發的碼組經接收端檢驗仍然有錯,繼續重發數據,如此反復,直至該數據碼組經接收端檢驗無錯為止。

優點:只需要少量的冗余碼元,一般為總碼元的5%~20%即可獲得極低的輸出誤碼率,並對不同信道具有一定自適應能力。再者ARQ的檢錯譯碼器結構簡單、成本低廉。
缺點:需要反向通道,僅適用於只有一對用戶台的情況。

混合差錯控制

發端發送同時具有自動糾錯和檢錯能力的碼組,收端接收到碼組后,檢查差錯情況,如果差錯在碼的糾錯能力以內,則自動糾正。如果信道的干擾很嚴重,錯誤很多,超過了碼的糾錯能力,但能檢測出來,則經反饋信道請求發端重發這組數據。是FEC與ARQ方式的結合 。

優點  具有FEC和ARQ方式的優點,避免了FEC方式所需的復雜譯碼器及不能適應信道差錯變化的缺點,又克服了ARQ方式信息連貫性差、有時通信效率低的缺點。
缺點:僅限於一對用戶台的應用。

交織

信號在傳輸之前常常對編碼信息進行交織,即在時間上對碼元進行混洗,使得信道的突發錯誤在時間上得以擴散。交織分為卷積交織和塊交織。塊交織常在數據分幀的情況下使用,比較適合衛星導航信號的幀結構。通常,塊交織是將已編碼序列按列填充到一個M行N列(M×N)的矩陣中,然后碼元按行傳送到調制器並用與信道傳輸。在接收端,解交織器進行相反的操作即可。

FEC編碼也與交織技術結合使用,如果傳送時發生突發錯誤,那么解交織后錯誤將會隨機分布,而不是某段數據連續發生錯誤,用FEC很容易糾正。

幾種常用的檢錯和糾錯編碼

奇偶檢驗碼

水平一致校驗碼

水平垂直一致校驗碼

線性分組碼:漢明碼

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM