우주 통신 BER과 FEC?

딥 스페이스 통신 (Pioneer, Voyager 등)에서 어떤 종류의 비트 오류율이 발생하며, 이러한 미세한 수준의 수신 신호 전력으로 메시지를 복구 할 수있는 변조 및 FEC의 종류는 무엇입니까?

유사한 채널 조건에 대한 더 현대적인 변조 방법 및 인코딩 체계가 있습니까?

수년간 최첨단 기술은 컨볼 루션 "내부 코드"와 "외부 코드"블록을 사용하는 것이 었습니다. "내부"및 "외부"용어는 다음 블록 다이어그램에서 가져옵니다.

$$\boxed{\scriptstyle \rm Payload}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Encode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Channel}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Inner Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\textrm{Outer Decode}}{\longrightarrow}\boxed{\scriptstyle\rm Payload}$$

컨볼 루션 코드는 매우 강력하고 많은 비트 오류를 ​​수정할 수 있기 때문에 내부 코드로 사용되었습니다. 서로 약한 오류가 많을 때 해당 위치에서 오류가 발생하여 파열 될 수 있습니다. 외부 코드는 이러한 오류를 수정하는 데 사용됩니다. 블록 코드는 컨볼 루션 코드만큼 강력하지는 않지만 (패리티 비트 / 기호도 많이 사용하지 않음), 버스트 오류를 ​​처리하는 데 능숙합니다. 또한 내부 코드와 외부 코드 사이에 많은 블록간에 오류 버스트를 퍼뜨리는 디 인터리버가 있었기 때문에 블록 코드로 쉽게 수정할 수 있습니다.

으로 위키 백과의 깊은 우주 통신의 절은 말한다, 초기 내부 / 외부 코드에 대한 (길쌈) 비터 비 (Viterbi)와 리드 - 뮬러 코드이었다. 나중에 그들은 Viterbi와 Reed-Solomon 코드였습니다.

90 년대 초 터보 코드 가 발견되어 FEC 세계를 폭풍으로 몰아 냈습니다. 2000 년대 에 저밀도 패리티 검사 코드 가 인기를 얻었습니다. 그들은 Gallagher에 의해 1960 년에 발견되었지만, 필요한 계산 부하로 인해 최근까지 구현할 수 없었습니다. Turbo 및 LDPC 코드는 FEC로 달성 할 수있는 것의 Shannon 제한에 매우 가깝다는 점에서 거의 최적입니다. 현재 NASA는 내가 아는 한 Turbo 및 LDPC 코드를 모두 사용합니다.

안정적인 통신 시스템을 설계하는 것과 마찬가지로 안정적인 딥 스페이스 통신을 설계하려면 강력한 FEC를 추가하는 것 이상이 필요합니다. 신호 전력, 자유 공간 경로 손실, 수신기 잡음 등을 고려해야합니다. 우주 통신은 실제로 많은 장점과 두 가지 큰 단점이 있습니다. 단점은 엄청난 거리와 제한된 송신기 전력입니다. 장점은 실제로 고 이득 지향성 안테나, 접지 공간이 빈 공간을 들여다 볼 때 발생하는 저소음, 수신기를 액체 질소로 냉각하여 얻는 소음이 적다는 것 등입니다. 또한 데이터 전송 속도를 늦출 수 있습니다 전송 된 전력을 일정하게 유지하여 각 비트에 더 많은 에너지를 제공합니다.

인터리브 컨볼 루션 코딩을 사용하여 패리티 정보에 사용되는 ECC 오버 헤드와 대역폭의 낭비 / 절약을 줄일 수 있습니다.

1. 데이터를 N 스트림으로 분할하십시오. 8 개의 스트림이 있으므로 바이트의 각 비트가 별도의 스트림으로 이동한다고 가정하십시오.
2. 각 스트림의 복잡한 비트를 순차적으로 전송합니다.
3. 따라서 5 비트의 버스트 오류가있는 경우 각 스트림의 단일 비트에만 영향을 미칩니다.
4. 복구 가능한 버스트 오류의 최대 길이는 각 스트림의 스트림 수 N x 순차 수정 기능입니다.

예를 들어 컨벌루션 코딩이 2 개의 결과 비트 오류를 ​​정정 할 수있는 경우 8 스트림 인터리브 코딩의 경우 최대 16 개의 오류를 정정 할 수 있습니다.