當(dāng)前位置:首頁(yè) > 物聯(lián)網(wǎng) > 《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》雜志
[導(dǎo)讀]摘要:Turbo差分跳頻(Turbo-DFH)是一種可靠性很高的跳頻傳輸方式。對(duì)于Turbo-DFH系統(tǒng)自身而言,由于其頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)的回歸系數(shù)不同,收斂性能也會(huì)有所差異,并導(dǎo)致譯碼所需迭代次數(shù)的不同。因此,文中使用EXIT圖來(lái)分析了Turbo-DFH系統(tǒng)的收斂特性,并通過(guò)仿真各種參數(shù)下的系統(tǒng)性能圖,說(shuō)明了各種性能參數(shù)對(duì)此系統(tǒng)的影響,并對(duì)比不同回歸系數(shù)下Turbo-DFH系統(tǒng)收斂特性的區(qū)別,最終找出了所需迭代次數(shù)最少的回歸系數(shù)。

差分跳頻系統(tǒng)近年來(lái)受到廣泛應(yīng)用,它擁有傳輸速度高、抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),近年來(lái)被大量應(yīng)用于軍用系統(tǒng)中。采用這項(xiàng)技術(shù)后,每一電臺(tái)的跳速可達(dá)5000跳/s,信息傳輸速率最高可達(dá)19.2Kb/s。差分跳頻系統(tǒng)所使用的高跳速可以克服多徑和信道衰落問(wèn)題叫除此之外,由于傳輸過(guò)程中頻率不斷改變且頻率與信息的對(duì)應(yīng)方式復(fù)雜多變,也大大提高了它的抗跟蹤和抗衰落能力.

由于使用了Turbo技術(shù),其譯碼延時(shí)相應(yīng)較大,對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)仍存在問(wèn)題,因此通過(guò)分析不同回歸系數(shù)的收斂特性,找尋收斂最快的回歸系數(shù),則可減少譯碼迭代次數(shù),降低譯碼延時(shí),保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

1Turbo-DFH系統(tǒng)

系統(tǒng)編碼器結(jié)構(gòu)

Turbo-DFH系統(tǒng)的編碼器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由于信息序列 u={u1,u2,…,uk,}可直接進(jìn)入頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)生成序列 f1,u 經(jīng)過(guò)一個(gè) K 位交織器生成一個(gè)長(zhǎng)度相同而信息位置變化的序列 u'={u1',u2',…,uk ',},再經(jīng)過(guò)頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)生成序列 f2,然后 f1、f2 按位交叉后可得到序列 f,f 經(jīng)過(guò)數(shù)字頻率合成調(diào)頻信號(hào)后發(fā)送。

1.2系統(tǒng)譯碼器結(jié)構(gòu)

圖 2 所示是 Turbo-DFH 系統(tǒng)的譯碼器結(jié)構(gòu)圖。圖 2 中,Y={Yi,j:1≤i≤2K,1≤j≤ M}是后FFT 觀測(cè)空間的隨機(jī)向量,其中Yi,j ≥ 0 是對(duì)第 i 跳信號(hào)做 FFT 分析后得到的對(duì)應(yīng)于頻率集中第 j 個(gè)頻點(diǎn)的幅值,M 是頻率集中頻點(diǎn)的個(gè)數(shù)。Y 經(jīng)過(guò)解復(fù)用后得到子譯碼器的觀測(cè)序列 Y1 和 Y2。

Turbo差分跳頻技術(shù)的收斂特性

1.3頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)

假設(shè)頻率集頻點(diǎn)個(gè)數(shù)為N,如果前一時(shí)刻的頻率已經(jīng)確定,根據(jù)式當(dāng)前時(shí)刻可能用到的頻率數(shù)為M=2BpH個(gè),BPH為每跳攜帶比特?cái)?shù),而另外N—2bph個(gè)頻率被屏蔽??梢姡l率轉(zhuǎn)移函數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)移網(wǎng)格為解跳提供了信息,并且每跳攜帶的比特?cái)?shù)越小,頻率轉(zhuǎn)移網(wǎng)格提供的信息就越多。圖3所示是其頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)結(jié)構(gòu)圖。

由于頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)受回歸系數(shù)決定,回歸系數(shù)(Q=(1,勿,…,如),%仁{0,1))不同時(shí)系統(tǒng)性能也有所不同。由于過(guò)長(zhǎng)的存儲(chǔ)長(zhǎng)度會(huì)加大系統(tǒng)延時(shí),本文僅分析到長(zhǎng)度為4的回歸系數(shù)。

2EXIT圖計(jì)算

迭代譯碼過(guò)程中的外信息的傳遞過(guò)程可由EXIT圖中的譯碼軌線可視化[10]。利用EXIT圖,可以對(duì)Turbo瀑布區(qū)的位置和任意次迭代后的BER進(jìn)行預(yù)測(cè)。此外,EXIT圖的信息論意義上的解釋更有利于對(duì)迭代過(guò)程的理解。EXIT圖不僅可以很好地可視化低信噪比下的迭代譯碼過(guò)程,而且可以對(duì)指定迭代次數(shù)后的BER做出較為準(zhǔn)確的估計(jì)。其良好的可視化面積性質(zhì)廣泛應(yīng)用于號(hào)碼的捜索和容量逼近碼的設(shè)計(jì)。

處理先驗(yàn)信息的互信息度量時(shí),記先驗(yàn)信息序列為

取值范圍 0 ≤ IA ≤ 1。

同理,可得外信息的互信息度量為 :

對(duì)于不同的寄存器長(zhǎng)度N,可以有2N個(gè)回歸系數(shù),但不是所有的回歸系數(shù)都可以使用,不同的回歸系數(shù)之間也存在著性能上的差異。

3回歸系數(shù)分析

不同回歸系數(shù)在不同輸入時(shí)前一狀態(tài)與下一狀態(tài)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,不同回歸系數(shù)在不同輸入時(shí)前一狀態(tài)與下一狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表如表1所列。

表1不同回歸系數(shù)在不同輸入時(shí)前一狀態(tài)與下一狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表

Q
000
0
1
1
10
00
10
00
1 011
101 111
s
i
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
4
0
4
0
4
0
4
0
4
1
0
4
4
0
4
0
4
0
4
0
2
1
5
1
5
5
1
1
5
5
1
3
1
5
5
1
1
5
5
1
1
5
4
2
6
2
6
2
6
6
2
6
2
5
2
6
6
2
6
2
2
6
2
6
6
3
7
3
7
7
3
7
3
3
7
7
3
7
7
3
3
7
3
7
7
3

現(xiàn)以回歸系數(shù)寄存器長(zhǎng)度為3為例,如表1所列,s為當(dāng)前狀態(tài),為當(dāng)前輸入的信息比特。當(dāng)選用第一列的碼型時(shí),可以看到,兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的下一狀態(tài)是相同的,例如,在100碼型下狀態(tài)0和1都輸入比特1,那么對(duì)應(yīng)的下一狀態(tài)都為4,故譯碼時(shí)無(wú)法區(qū)分,所以迭代曲線表現(xiàn)性能非常差。經(jīng)計(jì)算分析得出,最后一位為0的回歸系數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)其譯碼性能都非常差,故仿真時(shí)舍棄不用。

4仿真結(jié)果及分析

由于需要對(duì)比在不同信噪比下不同碼型的性能,傳統(tǒng)的EXIT圖需要做出大量曲線,使畫出的圖標(biāo)難以分辨。因此,我們僅選用每條曲線中某一迭代次數(shù)下的一個(gè)點(diǎn),這一迭代次數(shù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)基本可以保證在高誤碼率區(qū)間以及誤碼底限區(qū)間都可使迭代曲線接近EXIT曲線交點(diǎn),當(dāng)這一點(diǎn)超過(guò)一定大小時(shí),可認(rèn)為迭代通道形成(根據(jù)多次作圖分析看出一般8次迭代時(shí)的互信息超過(guò)0.9時(shí)即可認(rèn)為迭代通道形成),即這一信噪比區(qū)間段為迭代通道形成區(qū)。

圖4所示是從不同回歸系數(shù)的EXIT圖中提取出第8次迭代所能到達(dá)的互信息點(diǎn),再將信噪比區(qū)間設(shè)為4?7dB,分析使互信息超過(guò)0.9的信噪比。

由圖4可知:

5.5?6dB上回歸系數(shù)11的迭代通道出現(xiàn),而回歸系數(shù)01的迭代通道在6?6.5dB區(qū)間才形成。

對(duì)于回歸系數(shù)長(zhǎng)度為3的情況,011在4.5?5dB之間開始產(chǎn)生迭代通道,而其余三種碼型在5?5.5dB,故011的性能較好。

對(duì)于回歸系數(shù)長(zhǎng)度為4的情況,1011較其他約有0.5dB的優(yōu)勢(shì)。

回歸系數(shù)長(zhǎng)度越長(zhǎng),相對(duì)到達(dá)互信息0.9所需的信噪比越低,即迭代通道所需信噪比越低。

圖4不同回歸系數(shù)在同迭代次數(shù)下到達(dá)同一互信息時(shí)所需的信噪比

由圖4可確定對(duì)應(yīng)不同長(zhǎng)度的回歸系數(shù),11、011、1011這三種回歸系數(shù)的迭代通道最容易生成,表2是不同位數(shù)頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)在同信噪比下到達(dá)性能限時(shí)所需的迭代次數(shù)。

表2不同位數(shù)頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)在同信噪比下到達(dá)性能限時(shí)

所需的迭代次數(shù)

回歸系數(shù)
迭代次數(shù)
回歸系數(shù)
迭代次數(shù)
11
8
1101
4
01
9
1111
4
111
5
1011
3
011
4
0111
4
101
5
0011
4
001
8
0101
4
0001
4
1001
4

表2給出了不同碼型在6dB下需要多少次迭代才能到達(dá)性能限,即互信息不再變化??梢钥闯觯夯貧w長(zhǎng)度越長(zhǎng),收斂速度越快,此性質(zhì)在圖5中可以直觀看出。相同長(zhǎng)度回歸系數(shù)中,11、011、1011的收斂速度最快。

結(jié)合圖4可知,不同長(zhǎng)度下的最優(yōu)回歸系數(shù)分別為11、011、1011。

圖5不同長(zhǎng)度回歸系數(shù)在同信噪比(6.5dB)下的EXIT圖

圖6所示是對(duì)不同回歸系數(shù)的誤碼率性能進(jìn)行的仿真結(jié)

/58物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)2013年/第12期果,從圖6中可以看出,EXIT分析得出的最優(yōu)回歸系數(shù)相對(duì)于普通的回歸系數(shù)在誤碼率為10-3時(shí),有0.5dB的性能提升。

圖6回歸系數(shù)長(zhǎng)度為2時(shí)的誤碼率實(shí)際仿真分析圖

5結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)Turbo-DFH技術(shù)的收斂特性進(jìn)行了研究,利用EXIT圖這一工具來(lái)分析頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)中的回歸系數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題,并通過(guò)仿真Turbo-DFH系統(tǒng)的性能確定了最佳的回歸系數(shù),相對(duì)其他的回歸系數(shù)在迭代次數(shù)、收斂速度及誤碼率性能上都有提升。

20211117_6193dee3e49d1__Turbo差分跳頻技術(shù)的收斂特性

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉