基于CDM570L實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星信道編碼性能特點(diǎn)

文/張振權(quán) 徐燕紅

信道編碼的本質(zhì)就是為了匹配不同的傳輸信道，它通過(guò)增加冗余來(lái)提高抗干擾能力以及糾錯(cuò)能力，為此付出的代價(jià)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(duì)衛(wèi)星信道的要求，卷積碼和Viterbi譯碼的提出使得衛(wèi)星通信數(shù)字化發(fā)展邁入了新的篇章。后來(lái)，人們相繼發(fā)現(xiàn)RS碼，級(jí)聯(lián)碼，Turbo碼，通過(guò)對(duì)其的仿真研究都發(fā)現(xiàn)信道編碼能有效接近Shanon公式達(dá)到的性能要求，也被廣泛使用在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中。本文就結(jié)合美國(guó)Comtech公司生產(chǎn)的CDM570L調(diào)制解調(diào)器，通過(guò)建立一種視頻傳輸系統(tǒng)分別采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的的(2,1,6)卷積碼的Viterbi譯碼和Turbo碼兩種典型信道編碼來(lái)檢驗(yàn)其性能，最后通過(guò)實(shí)際測(cè)量值給出了這兩種信道編碼的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 CDM570L介紹

美國(guó)Comtech公司的生產(chǎn)的CDM570L調(diào)制解調(diào)器是體積小、功能強(qiáng)、接口多，性能穩(wěn)定同時(shí)提供的IP模塊功能，滿足衛(wèi)星數(shù)字化及IP技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，因此該調(diào)制解調(diào)器被大量應(yīng)用在衛(wèi)星通信傳輸領(lǐng)域。該設(shè)備的其設(shè)計(jì)提供了高靈活性和出色的性能，可以根據(jù)需要為用戶提供不同的編碼方式、調(diào)制方式、速率要求等。最主要的是該設(shè)備為用戶提供的FEC的信道編碼方式有Viterbi、RS和Turbo碼，正因?yàn)樵撛O(shè)備提供了TPC技術(shù)的應(yīng)用，用戶可以通過(guò)菜單選擇相應(yīng)的TPC編碼方式，提高了編碼增益，降低了編碼延時(shí)，并提供了客觀的信道帶寬節(jié)省，因此可以通過(guò)該設(shè)備迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)不同編碼的需求。

2 編碼的CDM570L實(shí)現(xiàn)和分析

信道編碼的一個(gè)重要指標(biāo)就是編碼增益，我們通過(guò)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(duì)于沒(méi)有編碼的情況下提高6-7個(gè)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(gè)dB的增益。CDM570L中提供了Viterbi和Turbo兩種編碼方式，通過(guò)進(jìn)入設(shè)備的Cоnfig菜單中找到發(fā)送（TX）和接收（RX）中的FEC菜單選項(xiàng)，就可以任意切換和選擇這兩種編碼方式。我們通過(guò)固定站和一車載站設(shè)備通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式搭建一種視頻傳輸系統(tǒng)來(lái)實(shí)際檢驗(yàn)這兩種信道編碼的性能。通過(guò)CDM570L調(diào)制解調(diào)器，在調(diào)制方式為QPSK的條件下，動(dòng)中通車載發(fā)射一定的信號(hào)，我們觀察固定站的CDM570L調(diào)制解調(diào)器中的接收信噪比及其它的誤碼率，同時(shí)記錄車載信號(hào)的發(fā)射中頻值，完成兩種不同信道編碼，得出表1所示測(cè)試表。

通過(guò)表1測(cè)量結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)論：

（1）在相同誤碼率情況下，Turbo碼的編碼方式編碼需要解調(diào)的信噪比都比Viterbi譯碼低3-4個(gè)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(gè)dB的信號(hào)值，也就是說(shuō)Turbo碼的編碼增益高更適合衛(wèi)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(duì)方的發(fā)射中頻值要比Viterbi譯碼的發(fā)送電平低4-5個(gè)dB。比如1E-8的情況下，Turbo碼需要對(duì)方調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送電平值為-25，而Viterbi譯碼方式則需要對(duì)方調(diào)制解調(diào)器發(fā)送電平為-20。

表1：測(cè)試結(jié)果表

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)CDM570L通用衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部的兩種信道編碼模塊，通過(guò)運(yùn)用實(shí)際的視頻傳輸系統(tǒng)檢驗(yàn)和分析了兩種不同信道編碼的編碼增益和特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)際運(yùn)用檢驗(yàn)和證明了Turbo編碼的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)指出了這種編碼方式不但可以提高編碼增益，而且需要對(duì)方的發(fā)送功率小，這就使得在在衛(wèi)星EIRP比較弱的邊疆地區(qū)可以通過(guò)改變編碼方式來(lái)保障和提高衛(wèi)星信號(hào)的可靠傳輸。