基于校驗計算的自適應ldpc編碼調制的飛行試驗無線雙向傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及自適應LDPC編碼調制的飛行試驗無線雙向傳輸方法。
【背景技術】
[0002] 飛行試驗中，機載測試網絡的機載收發(fā)器與地面站收發(fā)器之間的無線通信鏈路質 量是動態(tài)變化的，給遙測數(shù)據(jù)雙向無線傳輸?shù)目煽啃院透咝蕚鬏斕岢隽藝谰魬?zhàn)。針對 動態(tài)的鏈路質量，遙測數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)目煽啃院托首畲蠡Q于自適應LDPC碼率和調 制方案的最優(yōu)化選擇，因此，在無線通信鏈路質量動態(tài)變化情況下，如何以自適應選擇LDPC 碼率和調制方案是飛行試驗遙測數(shù)據(jù)雙向無線傳輸過程亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的飛行試驗遙測數(shù)據(jù)雙向無線傳輸過程中，由于無 線通信鏈路質量動態(tài)變化，導致遙測數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)母呖煽啃院透咝薀o法得到保障的問 題，而提出基于校驗計算的自適應LDPC編碼調制的飛行試驗無線雙向傳輸方法。
[0004] 上述的發(fā)明目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
[0005] 步驟一、機載收發(fā)器隨機選定一個LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D i，并通過機 載收發(fā)器內部的無線射頻電路將LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D ,發(fā)送給地面站收發(fā) 器，i為編碼碼率Ri和調制方案D i的序號，且1彡i彡I，i e N，I為編碼碼率的最大序號， N表示整數(shù)集合；
[0006] 步驟二、機載收發(fā)器把要發(fā)送的遙測數(shù)據(jù)塊分割成M個遙測數(shù)據(jù)序列{Si，S2, S3,. ..，Sj,. . . SM}，j為遙測數(shù)據(jù)序列的序號，初始值為1，且I < j < M，M為遙測數(shù)據(jù)序列的總 個數(shù)，遙測數(shù)據(jù)序列3』的長度為1，$ = n為遙測數(shù)據(jù)序列Sj中第η 個數(shù)據(jù)4的序號，1彡η彡1 ;
[0007] 步驟三、機載收發(fā)器根據(jù)遙測數(shù)據(jù)序列Sj的長度1和LDPC碼的編碼碼率R i，得到 生成矩陣G，對遙測數(shù)據(jù)序列&進行LDPC碼的編碼，利用編碼公式：
[0008] Cj=SfG
[0009] 式中，S廣j為遙測數(shù)據(jù)序列的序號，且1彡j彡M，M為遙 測數(shù)據(jù)序列的總個數(shù)，η為遙測數(shù)據(jù)序列&中第η個數(shù)據(jù)乂的序號，G為生成矩陣；
[0010] 得到遙測數(shù)據(jù)序列Sj的編碼結果：Cj ={；彳，4,4，...，4，...€^. };
[0011] 式中，j為遙測數(shù)據(jù)序列的序號，且1彡j彡M，k為編碼結果Cj中數(shù)據(jù)以的序列 號，且1彡k彡1/%，4為第j個遙測數(shù)據(jù)序列的第k個編碼結果數(shù)據(jù)，C&.為編碼結果Cj 中第VRi個編碼結果數(shù)據(jù)，1/R i為編碼結果q的長度；
[0012] 步驟四、機載收發(fā)器采用調制方案Di對編碼結果C」進行調制，得到調制后的載波 信號，并通過無線射頻電路將調制后的載波信號變換為無線信號，發(fā)送給地面站收發(fā)器；
[0013] 步驟五、地面站收發(fā)器接收來自機載收發(fā)器的無線信號，根據(jù)調制方案Di對其進 行相應的解調處理，得到解調后的數(shù)據(jù)序列勻=i AcV丨,...,4...?. (?為解調結果序 列，存為解調結果序列中的第1個數(shù)據(jù)，召為解調結果序列中的第k個數(shù)據(jù)，為解調結 果序列中第1/R個數(shù)據(jù)；
[0014] 地面站收發(fā)器根據(jù)生成矩陣G，得到對應的校驗矩陣H，G與H滿足H*GT= 0的關 系，根據(jù)下式進行校驗，得到計算結果Uj,
[0015] Ui=H* Cj
[0016] 式中，T為矩陣的轉置操作，地面站收發(fā)器判斷計算結果％是否為全零矩陣；
[0017] 當計算結果Uj為全零矩陣時，則校驗結果V」是正確的，表明地面站收發(fā)器正確接 收遙測數(shù)據(jù)序列；
[0018] 當計算結果1不為全零矩陣時，則校驗結果V」是錯誤的，表明地面站收發(fā)器未正 確接收遙測數(shù)據(jù)序列；
[0019] 地面站收發(fā)器將校驗結果 '通過無線射頻電路發(fā)送給機載收發(fā)器；
[0020] 步驟六、機載收發(fā)器接收來自地面站收發(fā)器反饋的校驗結果'，并判斷j是否等于 1，若是則執(zhí)行步驟七；否則，判斷'是否是正確的，若是，則執(zhí)行步驟十二，否則執(zhí)行步驟 十三；
[0021] 步驟七、機載收發(fā)器根據(jù)判斷地面站收發(fā)器反饋的校驗結果'，若校驗結果乂」是 正確的，執(zhí)行步驟八，否則執(zhí)行步驟九；
[0022] 步驟八、機載收發(fā)器減小一次LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D i，通過無線射頻 電路將LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D i發(fā)送給地面站收發(fā)器，并依次執(zhí)行步驟三、四、 五和十；
[0023] 例如，編碼碼率氏從1減小一次則為4/5,編碼碼率R，人4/5減小一次則為2/3， 編碼碼率氏從2/3減小一次則為1/2,編碼碼率R，人1/2減小一次則為1/4,且不再減?。?br>[0024] 調制方案DiW 256QAM減小一次則為64QAM，調制方案D ^人64QAM減小一次則為 16QAM，調制方案DiW 16QAM減小一次則為QPSK，調制方案D ^人QPSK減小一次則為BPSK， 且不再減小；
[0025] 步驟九、機載收發(fā)器增大一次LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案Di，通過無線射頻 電路將LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案Di發(fā)送給地面站收發(fā)器，并依次執(zhí)行步驟三、四、 五和；
[0026] 例如，編碼碼率氏從1/4增大一次則為1/2,編碼碼率1從1/2增大一次則為2/3， 編碼碼率氏從2/3增大一次則為4/5,編碼碼率R ,從4/5增大一次則為1，且不再增加；
[0027] 調制方案DiW BPSK增大一次則為QPSK，調制方案D ^ QPSK增大一次則為16QAM， 調制方案DiW 16QAM增大一次則為64QAM，調制方案D，人64QAM增大一次則為256QAM，且 不再增加；
[0028] 步驟十、機載收發(fā)器接收并判斷來自地面站收發(fā)器反饋的校驗結果Vj，若校驗結 果 '是正確的，則執(zhí)行步驟八，否則機載收發(fā)器增大一次LDPC碼的編碼碼率R i和調制方案 Di,增大一次后LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D ,分別為最優(yōu)的編碼碼率和調制方案，執(zhí) 行步驟十二；
[0029] 例如，編碼碼率氏從1/4增大一次則為1/2,編碼碼率R，人1/2增大一次則為2/3， 編碼碼率氏從2/3增大一次則為4/5,編碼碼率R ,從4/5增大一次則為1，且不再增加；
[0030] 調制方案BPSK增大一次則為QPSK，調制方案D ^ QPSK增大一次則為16QAM， 調制方案DiW 16QAM增大一次則為64QAM，調制方案D，人64QAM增大一次則為256QAM，且 不再增加；
[0031] 步驟十一、機載收發(fā)器接收并判斷來自地面站收發(fā)器反饋的校驗結果'，若校驗 結果 '是正確的，則當前LDPC碼的編碼碼率R i和調制方案D i分別為最優(yōu)的編碼碼率和調 制方案，執(zhí)行步驟十二；否則，校驗結果錯誤，執(zhí)行步驟九；
[0032] 步驟十二、j = j+Ι，機載收發(fā)器判斷j是否等于M+1，若是，則表示數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù) 發(fā)送完畢，則結束本次通信；否則，執(zhí)行步驟三、四、五和六；
[0033] 步驟十三、機載收發(fā)器增大一次LDPC碼編碼碼率Ri和調制方案D i，通過機載收發(fā) 器內部的無線射頻電路將LDPC碼的編碼碼率Ri和調制方案D ,發(fā)送給地面站收發(fā)器，執(zhí)行 步驟三、四、五和六。
[0034] 發(fā)明效果
[0035] 采用本發(fā)明的基于校驗計算的自適應LDPC編碼調制的飛行試驗無線雙向傳輸方 法，機載收發(fā)器隨機選定一個自適應LDPC碼率的編碼碼率和調制方案，并通過機載收發(fā)器 內部的無線射頻電路將自適應LDPC碼率的編碼碼率和調制方案發(fā)送給地面站收發(fā)器；機 載收發(fā)器根據(jù)遙測數(shù)據(jù)序列的長度和LDPC碼的編碼碼率，得到生成矩陣，對遙測數(shù)據(jù)序列 進行LDPC碼的編碼，得到遙測數(shù)據(jù)序列的編碼結果；機載收發(fā)器采用選定的調制方案對編 碼結果進行調制，得到調制后的載波信號，并通過無線射頻電路將調制后的載波信號變換 為無線信號，發(fā)送給地面站收發(fā)器；地面站收發(fā)器接收無線信號，根據(jù)調制方案對其進行相 應的解調處理，得到解調后的數(shù)據(jù)序列；地面站收發(fā)器根據(jù)生成矩陣，得到對應的校驗矩 陣，并對解調后的數(shù)據(jù)序列進行校驗計算，得到計算結果，計算結果為全零矩陣時，則校驗 結果是正確的，表明地面站收發(fā)器正確接收遙測數(shù)據(jù)序列；當計算結果不為全零矩陣時，則 校驗結果是錯誤的，表明地面站收發(fā)器未正確接收遙測數(shù)據(jù)序列；地面站收發(fā)器將校驗結 果通過無線射頻電路發(fā)送給機載收發(fā)器；機載收發(fā)器根據(jù)校驗結果，動態(tài)調整LDPC碼的編 碼碼率和調制方案，實現(xiàn)LDPC碼率和調制方案的自適應最優(yōu)選擇，最終確定出最優(yōu)的編碼 碼率和調制方案。將遙測數(shù)據(jù)雙向無線傳輸?shù)目煽啃蕴岣吡?25%，從而最大程度上保證了 飛行試驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。實現(xiàn)了飛行試驗遙測數(shù)據(jù)傳輸吞吐量的最大化，且相對于經 典的混合自動請求重發(fā)機制，吞吐量最高提高至512倍。
【附圖說明】
[0036] 圖1為機載收發(fā)器工作流程圖；
[0037] 圖2為地面站收發(fā)器工作流程圖；
[0038] 圖3為BPSK調制星座圖，Iv表示歸一化的相位幅度，當基帶數(shù)據(jù)是"0"時，