基于CDM570L實現的衛星信道編碼性能特點

文/張振權 徐燕紅

信道編碼的本質就是為了匹配不同的傳輸信道，它通過增加冗余來提高抗干擾能力以及糾錯能力，為此付出的代價是必須傳送比該信息所需要的更多的比特。因此人們一直在尋找不同的編碼方式從而滿足對衛星信道的要求，卷積碼和Viterbi譯碼的提出使得衛星通信數字化發展邁入了新的篇章。后來，人們相繼發現RS碼，級聯碼，Turbo碼，通過對其的仿真研究都發現信道編碼能有效接近Shanon公式達到的性能要求，也被廣泛使用在衛星通信系統中。本文就結合美國Comtech公司生產的CDM570L調制解調器，通過建立一種視頻傳輸系統分別采用國際標準的的(2,1,6)卷積碼的Viterbi譯碼和Turbo碼兩種典型信道編碼來檢驗其性能，最后通過實際測量值給出了這兩種信道編碼的優缺點。

1 CDM570L介紹

美國Comtech公司的生產的CDM570L調制解調器是體積小、功能強、接口多，性能穩定同時提供的IP模塊功能，滿足衛星數字化及IP技術的應用和發展，因此該調制解調器被大量應用在衛星通信傳輸領域。該設備的其設計提供了高靈活性和出色的性能，可以根據需要為用戶提供不同的編碼方式、調制方式、速率要求等。最主要的是該設備為用戶提供的FEC的信道編碼方式有Viterbi、RS和Turbo碼，正因為該設備提供了TPC技術的應用，用戶可以通過菜單選擇相應的TPC編碼方式，提高了編碼增益，降低了編碼延時，并提供了客觀的信道帶寬節省，因此可以通過該設備迅速實現對不同編碼的需求。

2 編碼的CDM570L實現和分析

信道編碼的一個重要指標就是編碼增益，我們通過各種軟件仿真可以看出在QPSK方式下，卷積編碼和Viterbi譯碼在誤碼率為1E-9的情況下，其編碼增益要相對于沒有編碼的情況下提高6-7個DB的增益。而使用Turbo編碼的情況下，在相同誤碼率的情況下，比Viterbi 還要提高近3個dB的增益。CDM570L中提供了Viterbi和Turbo兩種編碼方式，通過進入設備的Cоnfig菜單中找到發送（TX）和接收（RX）中的FEC菜單選項，就可以任意切換和選擇這兩種編碼方式。我們通過固定站和一車載站設備通過點對點的方式搭建一種視頻傳輸系統來實際檢驗這兩種信道編碼的性能。通過CDM570L調制解調器，在調制方式為QPSK的條件下，動中通車載發射一定的信號，我們觀察固定站的CDM570L調制解調器中的接收信噪比及其它的誤碼率，同時記錄車載信號的發射中頻值，完成兩種不同信道編碼，得出表1所示測試表。

通過表1測量結果，我們可以得出以下結論：

（1）在相同誤碼率情況下，Turbo碼的編碼方式編碼需要解調的信噪比都比Viterbi譯碼低3-4個dB，比如在10E-7的情況下，Turbo碼只需要4.6就可以滿足，而Viterbi譯碼則需要7.1個dB的信號值，也就是說Turbo碼的編碼增益高更適合衛星信道的傳輸要求。

（2）在相同誤碼率的情況下，采用Turbo碼方式對方的發射中頻值要比Viterbi譯碼的發送電平低4-5個dB。比如1E-8的情況下，Turbo碼需要對方調制解調器的發送電平值為-25，而Viterbi譯碼方式則需要對方調制解調器發送電平為-20。

表1：測試結果表

3 結束語

本文通過CDM570L通用衛星調制解調器內部的兩種信道編碼模塊，通過運用實際的視頻傳輸系統檢驗和分析了兩種不同信道編碼的編碼增益和特點，通過實際運用檢驗和證明了Turbo編碼的優勢，同時指出了這種編碼方式不但可以提高編碼增益，而且需要對方的發送功率小，這就使得在在衛星EIRP比較弱的邊疆地區可以通過改變編碼方式來保障和提高衛星信號的可靠傳輸。