CCSDS-RS(255,223)码高速译码器的硬件实现研究

研究了空间通信用高速Reed-Solomon(255,223)码硬判决译码器的FPGA实现方法,提出一种新的纠错算法实现结构以最大程度提高译码器性能。设计中采用RiBM算法求解关键方程,并通过应用高速比特并行乘法器以及流水线和并行处理方法提高译码通过率。综合和测试验证结果显示,该译码器译码通过速率为1.7Gbit/s,译码延迟为296个时钟周期,优于目前同类型的RS译码器性能指标。     

符合CCSDS标准的RS(255,223)码译码器的FPGA实现及其性能测试

RS（Reed-Solomon)码是差错控制领域中一种性能优异的非二进制分组循环码，由于它具有很强的随机错误和突发错误的纠错能力，被CCSDS，NASA，ESA等空间组织接受，广泛应用于深空探测中．本文采用改进的Berlekamp算法，用FPGA实现了符合CCSDS标准的RS(255，223)码译码器；介绍了该译码器的实现流程、性能测试方法和基于PCI总线接口的测试平台；给出了测试结果，并且对理论上RS(255，223)译码器的误码性能与实际测试的误码率结果进行了比较和分析．验证结果证明该译码器能工作在400Mbps以上的码率，使用FPGA资源180000门，译码效果与理论上译码效果一致．     

多码率RS码部分并行译码结构设计

为了满足在一个通信系统中使用多码率RS(Reed-Solomon)码的需求,提出了一种多码率部分并行结构的RS码译码器.按照功能,该译码器可分为伴随式计算模块,关键方程求解模块以及错误位置和错误值求解模块3个主要组成部分.针对符合CCSDS标准的2种RS码的特点,将运算系数相同的伴随式计算子单元进行复用;在关键方程的求解运算中使用一种新颖的部分并行结构,使得复用部分和非复用部分的运算周期相同,以减少运算等待时间,提高译码效率;在错误位置和错误值求解中采用查表方式完成Forney算法的系数相乘,并复用求逆查表运算和系数相同的钱氏搜索计算子单元,以减少资源的消耗.通过码率选择信号,可以选择RS(255,223)和RS(255,239)2种译码模式.通过Altera公司的FPGA(Field Pro-grammable Gate Array)对该多码率译码器进行了硬件实现,结果显示此译码器仅消耗2981个逻辑单元和9472 bit的存储器资源,大大低于2种单一码率译码器消耗资源的总和.     

利用神经网络逆控制系统提高 Turbo码译码性能

对Turbo码译码逆模型建立问题,提出使用神经网络结构的非线性滤波器来建立Turbo码译码自适应逆模型.采用最优常系数比例因子统计得到Turbo码期望衰减系数,通过利用期望衰减系数训练神经网络非线性自回归外输入NARX滤波器,建立全局范围内的Turbo码译码逆输入输出映射模型.在线性逆控制系统中采用该自适应逆模型,与非线性逆控制结构的自适应逆控制系统相比,具有系统结构简单、运算量小等特点.仿真结果表明在信噪比大于0?dB时,该自适应逆模型算法收敛迅速、稳定,计算误差保持在较小的范围之内.自适应逆译码模型从译码机理角度提供了一种改善译码性能的新途径.     

原模图LDPC码的准循环扩展和编码算法

原模图LDPC码性能优异, 适合高速编译码, 但针对它的扩展和编码算法研究较少. 利用矩阵环与多项式环的同构关系, 提出了原模图LDPC码准循环扩展和生成矩阵求解的高效算法. 仿真结果表明, 用所提出的扩展算法得到的原模图LDPC码, 在相同的最大变量节点度条件下, 性能优于已知的最好无结构非正则码.      

非标准参数的CCSDS Turbo码译码器性能仿真

实现了一款具有通用性的Turbo码编译码器,对CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)规范中的信息数据帧长度进行扩展,不仅支持原有的5种帧长,而且能实现16384bit内255bit的任意整数倍帧长的信息序列的编译码.针对标准外的编码参数,分别对不同译码算法(MAP,SW-MAP,log-MAP算法)的译码性能进行了仿真,并与标准参数的译码器进行比较.将算法程序以C++动态链接库的形式实现,编写Python测试程序,产生待仿真码长的随机信号,编译码后计算误码率,绘制出信噪比和误码率的关系曲线图.通过相应的仿真发现,所设计的编译码器具有所需的通用性;同时对不同算法的性能进行了分析比较;研究各项参数对于译码性能的影响,包括信息序列长度、码率、迭代次数等.     

BCM的多阶段译码算法

针对在某些通信系统中对译码速度较高的需求,基于分组编码调制（BCM,Block Coding Modulation）的多级结构,给出了一种多级BCM的多阶段译码算法:从BCM中第一级分量码开始,根据BCM的级数逐阶段进行译码,针对每级分量码,采用软判决最大似然译码,直到最后一级分量码,从而降低了译码复杂度.仿真结果表明,与传统Viterbi译码算法相比,提出的多阶段译码算法的误码性能与其相当,信噪比较小时甚至更好,但译码复杂度远低于传统Viterbi译码方法.      

基于分段求解含错方程的扰码初态估计

针对低信噪比下扰码初态正确估计率低的问题，提出一种基于求解含错方程的扰码初态估计算法。根据初态递推关系，利用接收的软判决序列建立含错方程，将初态估计问题转化为含错方程组的求解；采用平均校验符合度来衡量含错方程组成立的可能性大小，通过遍历初态集合完成初态估计；通过分段寻优求解的方法来确定校验方程，该方法极大降低了高阶数下需要遍历的初态数。实验结果表明：所提算法在信噪比为0 dB的情况下，扰码初态正确估计率能达90%以上，相比于传统的卷积码快速相关攻击算法约有1～2 dB的性能提升。     

RS纠错码技术的一种应用

罗兰C是一种低频导航系统,它具有通信功能,但由于信道干扰的原因,极大的抑制了它的应用。介绍一种RS纠错码技术,并详细论述了RS纠错码实现中的若干工程问题。结果表明:RS纠错码应用于低频时码发播,具有很好的纠错能力。     

改进的基于剩余度置信度传播的LDPC解码算法

低密度奇偶校验（LDPC,Low-Density Parity-Check）码的剩余度置信度传播（RBP,Residual Belief-Propagation）和基于行的剩余度置信度传播（NWRBP,Node-Wise RBP）解码算法的性能提升非常有限且计算复杂度较高.提出改进的RBP（ERBP,Enhanced RBP）算法,在一个子迭代中,仅更新一个消息,然后设置被更新消息所在行的所有节点的剩余度值为0,使得ERBP解码算法在每个子迭代中使用不同行的消息进行计算,以加速迭代收敛.不同的LDPC码用于对所提出的算法进行性能仿真.仿真结果表明,与其他算法相比,ERBP算法降低了误帧率（FER,Frame Error Ratio）,并加快了迭代收敛速度.      

一种适用于卫星数据传输的高效编解码算法

提出了一种喷泉编解码方法,又称为快速速龙码（RRC）,该编码方法能实现与传统速龙码相同的差错控制效率的同时,时间复杂度相对更低。相对传统速龙码,在编码过程中无需计算中间节点,直接通过生成矩阵计算校验节点;其解码方法是先通过置信传播（BP）算法对校验节点进行降度之后,再对校验节点降度之后组成的矩阵进行高斯消元法解码,从而降低矩阵规模。改进后的算法更加高效和简单,适用于航天器空间通信中的应用层数据传输、存储保护和深空探测信号传输。     

导航卫星测距码的优选方法

传统的选择民用测距码可选择组合码的范围较小,难于获得足够多的卫星地址码数和良好互相关性能。文中提出的n级线性移位寄存器的m序列及其优选对的全域搜索算法和导航卫星测距码的生成方案,能够获得所有可能的码序列组合,优选的Gold码族能够产生足够数量的、具有良好互相关性能的测距码序列。通过对比分析优选测距码与GPS C/A码的可分配码数量、自相关及互相关函数特性,初步说明优选测距码的优越性及其优选算法的可行性。     

一种用于数字电视系统中的Turbo-TCM方法

给出了适合数字电视系统是信道纠错码中的内码编码速率可变这一特点的一种Turbo-TCM(Turbo Trellis Coded Modulation)方法,同时给出了解调译码方法.所提出了这种Turbo-TCM方法,是基于一种简单的编码速率是1/3的二进制Turbo码,通过打孔剔除而获得更高速率的方法.在各种编码速率和调制方式下进行了仿真.从仿真结果可以看出这种Turbo-TCM方法较原欧洲数字电视标准中的卷积码TCM方法(ETSI EN 300 744)有1~3 dB的编码增益.