基于CDM570L实现的卫星信道编码性能特点

文/张振权 徐燕红

信道编码的本质就是为了匹配不同的传输信道，它通过增加冗余来提高抗干扰能力以及纠错能力，为此付出的代价是必须传送比该信息所需要的更多的比特。因此人们一直在寻找不同的编码方式从而满足对卫星信道的要求，卷积码和Viterbi译码的提出使得卫星通信数字化发展迈入了新的篇章。后来，人们相继发现RS码，级联码，Turbo码，通过对其的仿真研究都发现信道编码能有效接近Shanon公式达到的性能要求，也被广泛使用在卫星通信系统中。本文就结合美国Comtech公司生产的CDM570L调制解调器，通过建立一种视频传输系统分别采用国际标准的的(2,1,6)卷积码的Viterbi译码和Turbo码两种典型信道编码来检验其性能，最后通过实际测量值给出了这两种信道编码的优缺点。

1 CDM570L介绍

美国Comtech公司的生产的CDM570L调制解调器是体积小、功能强、接口多，性能稳定同时提供的IP模块功能，满足卫星数字化及IP技术的应用和发展，因此该调制解调器被大量应用在卫星通信传输领域。该设备的其设计提供了高灵活性和出色的性能，可以根据需要为用户提供不同的编码方式、调制方式、速率要求等。最主要的是该设备为用户提供的FEC的信道编码方式有Viterbi、RS和Turbo码，正因为该设备提供了TPC技术的应用，用户可以通过菜单选择相应的TPC编码方式，提高了编码增益，降低了编码延时，并提供了客观的信道带宽节省，因此可以通过该设备迅速实现对不同编码的需求。

2 编码的CDM570L实现和分析

信道编码的一个重要指标就是编码增益，我们通过各种软件仿真可以看出在QPSK方式下，卷积编码和Viterbi译码在误码率为1E-9的情况下，其编码增益要相对于没有编码的情况下提高6-7个DB的增益。而使用Turbo编码的情况下，在相同误码率的情况下，比Viterbi 还要提高近3个dB的增益。CDM570L中提供了Viterbi和Turbo两种编码方式，通过进入设备的Cоnfig菜单中找到发送（TX）和接收（RX）中的FEC菜单选项，就可以任意切换和选择这两种编码方式。我们通过固定站和一车载站设备通过点对点的方式搭建一种视频传输系统来实际检验这两种信道编码的性能。通过CDM570L调制解调器，在调制方式为QPSK的条件下，动中通车载发射一定的信号，我们观察固定站的CDM570L调制解调器中的接收信噪比及其它的误码率，同时记录车载信号的发射中频值，完成两种不同信道编码，得出表1所示测试表。

通过表1测量结果，我们可以得出以下结论：

（1）在相同误码率情况下，Turbo码的编码方式编码需要解调的信噪比都比Viterbi译码低3-4个dB，比如在10E-7的情况下，Turbo码只需要4.6就可以满足，而Viterbi译码则需要7.1个dB的信号值，也就是说Turbo码的编码增益高更适合卫星信道的传输要求。

（2）在相同误码率的情况下，采用Turbo码方式对方的发射中频值要比Viterbi译码的发送电平低4-5个dB。比如1E-8的情况下，Turbo码需要对方调制解调器的发送电平值为-25，而Viterbi译码方式则需要对方调制解调器发送电平为-20。

表1：测试结果表

3 结束语

本文通过CDM570L通用卫星调制解调器内部的两种信道编码模块，通过运用实际的视频传输系统检验和分析了两种不同信道编码的编码增益和特点，通过实际运用检验和证明了Turbo编码的优势，同时指出了这种编码方式不但可以提高编码增益，而且需要对方的发送功率小，这就使得在在卫星EIRP比较弱的边疆地区可以通过改变编码方式来保障和提高卫星信号的可靠传输。