基于卫星通信的高速纠错码研究及其FPGA实现

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卫星通信经过半个多世纪的发展,已逐渐成为远距离通信、军事通信乃至个人通信等的重要手段。纠错码技术作为其中保证信息正确传输的有效手段,经历了从卷积码到RS码、Turbo码和LDPC码,逐渐发展,联合应用的过程。传统的RS码由于其纠错能力强,构造方便,编码简单,是卫星通信中常用纠错码之一,CCSDS标准的RS(255,223)码应用尤为广泛。随着卫星通信对数据速率越来越高的要求,本文结合采用全局反向时钟,并且通过对乘法器的改进,在不增加硬件资源消耗的情况下,设计了一种高速的RS编译码器,编码数据吞吐量可达4.48Gbps,译码数据吞吐量可达2.96Gbps。另一方面,可逼近香农限性能的低密度奇偶校验码(LDPC)是已成为卫星通信中的热点研究问题,最新的CCSDS、DVB-S2等相关卫星标准都采用LDPC,其中DVB-S2LDPC码由于其码字长、码率多,不易于硬件实现。本文针对DVB-S2LDPC码庞大的资源消耗和较低的数据吞吐量进行分析,在尽量不影响其性能的前提下,设计了一种基于最小和算法的高速译码器的FPGA实现方案。该方案采用180路并行,6bit位宽,20次迭代,在降低资源消耗量的同时,最高可支持208.9MHz的时钟,数据吞吐量可达340Mbps。论文基于Xilinx SC5VSX95T芯片,通过开发板下载测试,验证了其优越性。另外,该译码器方案还可以兼容其它第二代DVB标准。
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