高速多模式RS編碼的設(shè)計(jì)方案

仿真對(duì)多模式RS編碼算法性能進(jìn)行了分析，并通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了算法在L-DACS1系統(tǒng)中應(yīng)用的有效性，結(jié)果表明，多模式RS編碼器可以實(shí)時(shí)地調(diào)整模式，高效穩(wěn)定地進(jìn)行差錯(cuò)控制，滿足L-DACS1高速傳輸仍保持穩(wěn)定的要求。

　　0 引言

　　為了解決地-空的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)增長(zhǎng)而帶來(lái)的高通信速度要求和高寬帶要求問(wèn)題，國(guó)際民航組織（ICAO）選定L波段航空數(shù)字通信系統(tǒng)（L-DACS）作為民航未來(lái)寬帶航空數(shù)據(jù)鏈的傳輸方案。歐洲EUROCON-TROL 提出了未來(lái)航空通信系統(tǒng)（FAC），即L 波段數(shù)字航空通信系統(tǒng)類(lèi)型1 和2（L-DACS1 和L-DACS2）。L-DACS1 是采用正交頻分復(fù)用OFDM 技術(shù)的航空通信系統(tǒng)，它工作在960~1 024 MHz 的航空L 波段，被設(shè)計(jì)來(lái)滿足未來(lái)20 年和更長(zhǎng)時(shí)間的航空通信要求。

　　在L-DACS1 中，由于信道的噪聲和畸變與多普勒頻移的影響，會(huì)對(duì)傳輸?shù)男畔⒁鹗д婧托盘?hào)判決錯(cuò)誤，而且不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)需要采用不同的速率傳輸，因此需要使用多種模式的信道編碼來(lái)降低誤碼率。RS編碼是性能優(yōu)良的糾錯(cuò)碼，在線性分組碼中它的糾錯(cuò)能力和編碼效率是最高的。它不但可以糾正隨機(jī)錯(cuò)誤、突發(fā)錯(cuò)誤以及兩者的結(jié)合，而且還可以用來(lái)構(gòu)造其他碼類(lèi)。因而RS編碼是目前L-DACS1中重要的組成部分。

　　1 RS 編碼器原理

　　RS（n，k，t）碼通常用n、k 和t 三個(gè)參數(shù)表示。其中：

　　n 表示碼字長(zhǎng)度；k 表示信息段長(zhǎng)度；t 表示可糾正錯(cuò)誤符號(hào)個(gè)數(shù)。L-DACS1協(xié)議中采用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）八種模式。

　　以RS（16，4，1）為例，RS（16，4，1）的生成多項(xiàng)式一般按式（1）進(jìn)行選擇：

　　首先計(jì)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） 作為校驗(yàn)字，然后令c（x） = xn - k d（x） + r（x）， 即將信息位放置于碼字的前半部分，監(jiān)督位放置于碼字的后半部分，這樣有式（2）：

　　因此碼字多項(xiàng)式c（x） 必可被生成多項(xiàng)式g（x） 整除。如果在接收方檢測(cè)到余式不為0，則可判斷接收到的碼字有錯(cuò)誤。RS編碼器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　其工作原理如下：

　　（1）寄存器R0 - R2t - 1 全部清零。開(kāi)關(guān)接通A點(diǎn)，然后信息位分為兩路送電路中，一路直接送入C（x） ，一路送入除法電路并進(jìn)行移位。每一個(gè)時(shí)鐘一個(gè)字節(jié)；（2）在k 個(gè)時(shí)鐘結(jié)束的時(shí)候信息位全部輸入，并完成除法功能。此時(shí)移位寄存器里保留了余式r（x） 的系數(shù)，這就是RS碼的校驗(yàn)位；（3）在k+1 個(gè)時(shí)鐘到來(lái)的時(shí)候，開(kāi)關(guān)接通B 點(diǎn)。寄存器中的數(shù)據(jù)依次移出，送入信道。在經(jīng)過(guò)2t 個(gè)時(shí)鐘后數(shù)據(jù)全部移出，得到2t 個(gè)校驗(yàn)位。這2t 個(gè)校驗(yàn)位跟在原先的k 個(gè)信息位的后面，組成RS（n，k，t）碼輸出。這樣就完成了RS碼的編碼；（4）寄存器R0 ~R2t - 1 全部清零，重復(fù)步驟（1）~（3），完成對(duì)下一組RS碼的編碼。

　　2 多模式R