우주 통신 BER과 FEC?


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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?

답변:


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

PayloadOuter EncodeInner EncodeChannelInner DecodeOuter DecodePayload

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.


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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.


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Dilip Sarwate
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