数据链中RS译码优化算法

陈妍　易凯

【摘 要】本文介绍了数据链系统信道编码，详细分析了RS编译码技术，在传统译码算法基础上引入软判决思想，实现译码算法优化并仿真验证。

【关键词】数据链；RS码；BM迭代译码；软判决

【Abstract】The channel coding in data link system is introduced. And then the RS error-corrected coding/decoding technique is analyzed. A new decoding algorithm is proposed on the basis of traditional BM iterative decoding and soft decision as well as simulation.

【Key words】Data link； RS code； BM iterative decoding； Soft decision

0 引言

现代战争是信息化条件下的复杂多元战争，数据链连接整个战区内数字化战场上指挥中枢、作战节点和武器平台的信息处理、交换和分发系统，是将信息优势转化为战斗力的有效手段。如果战术数据不能被可靠传输，将会提供虚假信息，延误战机，导致作战失败。因此，为了保证网内各类数据信息能准确无误分发，保证作战系统效能得到最大的发挥，在复杂无线信道通信环境中，必须要有容错机制来提高传输数据的可靠性。

1 数据链系统信道编码

一般，差错控制编码的选择是根据实际信道特点和系统误码性能要求而定。RS码是多进制编码，能够纠错多个连续的二进制错码，所以特别适合在衰落信道中纠正突发性错码；它的编码效率很高，适用于实时性要求较高的信息传输场合，在数据链中得到了广泛应用，如Link-16，Link-22，深海通信，空空导弹遥测等。因此，本文对RS码做进一步研究。

2 RS编码技术

3 译码算法的优化

3.1 软判决原理

上一节仿真中采用传统硬判决译码方案，即解调器供给译码器作为译码用的码字在二进制情况下只取0或1。这种大于判决门限判为1，小于判决门限判为0的硬判方式，会损失信号中包含有关信道干扰的统计特性信息。为了使译码器在判决码字时正确率更高，就要从接收到的信号信息入手，有区别有针对性地将带有信号信息的值送给译码器而不是简单的0或1，这就是软判决思想。

3.2 基于BM迭代译码的软判决改进算法

为了实现更高的编码增益，在BM迭代译码算法基础上引入软判决思想，采用增加不可靠位和试探序列，实现算法优化。可以看出，不可靠位置找的越多，对接收序列改善越明显，从而使得译码器纠正的错误也越多。但随着不可靠位置增多，试探序列按照二的幂次增长，复杂度瞬间变大。因此，兼顾复杂度和误码性能，根据文献[4]提出的不可靠位选取方法，最终确定不可靠位数为2。

改进译码算法流程如图2所示：

（1）寻找不可靠位：根据译码器输入的调制后数据，选择距离判决门限最近的两个位置为不可靠位。

（2）产生错误图样：根据不可靠位，产生4个试探序列：全零序列 T0；第一个不可靠位取1，其余位取零序列T1；第二个不可靠位取1，其余位取零序列T2；两个不可靠位均取1，其余取零序列T3。

3.3 数据链系统中应用

实际数据链系统中采用的调制方式是多样的，如link-11采用BPSK，link-16采用MSK，link-11B采用OQPSK等。因此，为了验证RS（15，9）译码优化算法在数据链系统中的性能，分别在π/2-DBPSK与π/4-DQPSK不同情形下进行仿真分析。

根据相对相移键控D-PSK的调制解调[3]方式产生不可靠位置，按照图3译码算法流程，采用π/2-DBPSK，π/4-DQPSK调制方式和RS（15，9）编码方式，进行仿真分析。

由图3可以看出，采用软判决译码改进算法后，在M=2即π/2-DBPSK，M=4即π/4-DQPSK误码性能均有明显改善，在误码率为10-5时信噪比提高1.5dB。

4 结论

本文针对RS码提出一种译码改进算法，在传统BM迭代译码算法基础上采用多进制量化将硬判决损失掉的信息量又加以利用，通过在判决门限附近寻找不可靠位，产生试探序列来修正硬判决结果。通过仿真结果显示纠错能力增强且误码性能改善，该算法复杂度低且硬件实现简单，因此可以在数据链系统中应用。

【参考文献】

[1]孙继银，付光远.战术数据链技术与系统[M].北京：国防工业出版社，2009.

[2]王新梅，肖国镇.纠错码—原理与方法[M].西安：西安电子科技大学出版社，2003.

[3]林舒，科斯特洛.差错控制编码[M].北京：机械工业出版社，2007.

[4]Weber J H. Low-complexity Chase-like bounded-distance decoding algorithms[C]. Global Telecommunications Conference， 2003.

[责任编辑：杨玉洁]