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高速多模式RS编码的设计方案

2013-11-27 15:10
科技那回事
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  引言

  为了解决地-空的数据传输业务增长而带来的高通信速度要求和高宽带要求问题,国际民航组织(ICAO)选定L波段航空数字通信系统(L-DACS)作为民航未来宽带航空数据链的传输方案。欧洲EUROCON-TROL 提出了未来航空通信系统(FAC),即L 波段数字航空通信系统类型1 和2(L-DACS1 和L-DACS2)。L-DACS1 是采用正交频分复用OFDM 技术的航空通信系统,它工作在960~1 024 MHz 的航空L 波段,被设计来满足未来20 年和更长时间的航空通信要求。

  在L-DACS1 中,由于信道的噪声和畸变与多普勒频移的影响,会对传输的信息引起失真和信号判决错误,而且不同类型的数据需要采用不同的速率传输,因此需要使用多种模式的信道编码来降低误码率。RS编码是性能优良的纠错码,在线性分组码中它的纠错能力和编码效率是最高的。它不但可以纠正随机错误、突发错误以及两者的结合,而且还可以用来构造其他码类。因而RS编码是目前L-DACS1中重要的组成部分。

  RS 编码器原理

  RS(n,k,t)码通常用n、k 和t 三个参数表示。其中:

  n 表示码字长度;k 表示信息段长度;t 表示可纠正错误符号个数。L-DACS1协议中采用RS(16,4,1)、RS(21,19,1)、RS(24,22,1)、RS(32,28,2)、RS(43,39,2)、RS(49,45,2) 、RS(66,60,3) 和RS(74,66,3)八种模式。

  以RS(16,4,1)为例,RS(16,4,1)的生成多项式一般按式(1)进行选择:

高速多模式RS编码的设计方案

  首先计算商式h(x) 和余式r(x) n - k d(x) g(x) =h(x)g(x) + r(x) ,取余式r(x) 作为校验字,然后令c(x) = xn - k d(x) + r(x), 即将信息位放置于码字的前半部分,监督位放置于码字的后半部分,这样有式(2):

高速多模式RS编码的设计方案

  因此码字多项式c(x) 必可被生成多项式g(x) 整除。如果在接收方检测到余式不为0,则可判断接收到的码字有错误。RS编码器结构如图1所示。

高速多模式RS编码的设计方案

  其工作原理如下:

  (1)寄存器R0 - R2t - 1 全部清零。开关接通A点,然后信息位分为两路送电路中,一路直接送入C(x) ,一路送入除法电路并进行移位。每一个时钟一个字节;(2)在k 个时钟结束的时候信息位全部输入,并完成除法功能。此时移位寄存器里保留了余式r(x) 的系数,这就是RS码的校验位;(3)在k+1 个时钟到来的时候,开关接通B 点。寄存器中的数据依次移出,送入信道。在经过2t 个时钟后数据全部移出,得到2t 个校验位。这2t 个校验位跟在原先的k 个信息位的后面,组成RS(n,k,t)码输出。这样就完成了RS码的编码;(4)寄存器R0 ~R2t - 1 全部清零,重复步骤(1)~(3),完成对下一组RS码的编码。

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