航空通信

作者简介

庞宝茂，空军工程大学副教授。长期从事无线通信领域的教学和科研工作，讲授“移动通信”和“航空通信”等课程。参与国家自然科学基金2项；发表学术论文10余篇；出版教材9部。 石磊，空军工程大学教授、博士生导师。长期从事空天通信网络和量子通信领域教学和科研工作，作为信息与通信工程学科负责人，发表学术论文60余篇，承担国家自然科学基金、装备综合研究等研究项目10余项；获军队科技进步二等奖2项，国家发明专利6项；出版专著1部，教材5部。

内容简介

第3章航空通信编码技术 无线通信系统的技术性能主要从通信的数量和质量 两方面度量，一般数量指标用有效性度量，质量指标用 可靠性度量。前者主要与信源统计特性有关，后者则主 要取决于信道的统计特性。 信源发出的信息通过无线信道进行传输。要实现信 源信息的高速率、高可靠地通过无线信道传送给信宿， 需要解决两个问题： 一是在不失真或允许一定失真的 条件下，如何用尽可能少的符号传送信源信息，提高通 信的有效性； 二是在信道存在噪声和干扰的情况下， 如何增强信号的抗噪声和抗干扰能力，提高通信的可靠 性。这两方面的问题分别是信源编码和信道编码的主要 任务。 本章首先介绍信源和信源编码的概念、分类以及常 见的信源编码方法，然后介绍信道编码原理、分类及航 空无线通信中分组码、卷积码、Turbo码、LDPC码等常 用的信道编码技术。 3.1信源与信源编码 3.1.1信源及其分类 信源就是信息的来源，可以是人、机器、自然界的 物体等。实际信源是由最基本的单个消息（符号）组合 而成的，可抽象概括为离散信源和连续信源两大类，文 字、电报以及各类数据属于离散信源，而未经数字化的 话音、图像则属于连续信源。 离散信源又可分为无记忆信源和有记忆信源。当序 列信源中的各个消息互相统计独立时称为离散无记忆信 源，当序列信源中各个消息前后有关联时称为离散有记 忆信源。 若任意两个不同时刻信源发出的符号的概率分布完 全相同，则称为离散平稳信源； 否则，称为离散非平 稳信源。 根据信源符号的统计特性可分为统计特性已知和未 知的信源。实际上初始信源的统计特性（符号出现的概 率）不可能总是统计好的，所以对于需要知道统计特性 的编码方法，编码前应该先估算信源的统计特性。 根据信源的不同分类，实际信源可构成不同的组合 信源，常见的组合信源是统计特性已知的离散平稳无记 忆信源。 信源输出的平均信息量可定义为信息熵，为单个消 息产生的自信息量的概率统计平均值，即 H(X)=E{I［P(xi)］}=E［－log2P(xi)］=－ ∑ni=1P(xi)log2P(xi) (31） 式中： n为信源产生消息的可能种类数； P(xi) 为各信源符号出现的概率。 3.1.2信源编码及其分类 从信息论观点看，实际的信源若不经过信息处理会 存在大量的统计冗余成分，这些冗余信息完全没有必要 通过信道传送给接收端。信源编码的任务是在分析信源 统计特性的基础上设法通过信源的压缩编码去掉这些统 计冗余成分，从而提高信息传输的有效性。 （1）体现工程教育专业认证的理念，注重培养学生解决复杂工程问题的能力，将航空通信系统中问题建模和系统分析的方法贯穿始终。 （2）将航空通信中的信道特性和抗衰落、编解码、调制解调、网络协议等核心内容，按照“原理–技术–应用”的思路进行组织，体现科学合理的认知规律，引导读者进行高效率的学习。 （3）每章配有相应的习题，便于读者及时总结和回顾，加深对所学知识的理解，达到融会贯通的效果。 （4）新形态教材，配套资源丰富，包括教学大纲、PPT课件、时长约400分钟的教学视频等，可扫描书中二维码下载或观看。 （5）与本书配套的在线开放课程已在“学堂在线”开课，便于开展翻转课堂、混合式教学和自主学习。