高速多模式RS编码的设计方案

仿真对多模式RS编码算法性能进行了分析，并通过FPGA实现验证了算法在L-DACS1系统中应用的有效性，结果表明，多模式RS编码器可以实时地调整模式，高效稳定地进行差错控制，满足L-DACS1高速传输仍保持稳定的要求。

　　0 引言

　　为了解决地-空的数据传输业务增长而带来的高通信速度要求和高宽带要求问题，国际民航组织（ICAO）选定L波段航空数字通信系统（L-DACS）作为民航未来宽带航空数据链的传输方案。欧洲EUROCON-TROL 提出了未来航空通信系统（FAC），即L 波段数字航空通信系统类型1 和2（L-DACS1 和L-DACS2）。L-DACS1 是采用正交频分复用OFDM 技术的航空通信系统，它工作在960~1 024 MHz 的航空L 波段，被设计来满足未来20 年和更长时间的航空通信要求。

　　在L-DACS1 中，由于信道的噪声和畸变与多普勒频移的影响，会对传输的信息引起失真和信号判决错误，而且不同类型的数据需要采用不同的速率传输，因此需要使用多种模式的信道编码来降低误码率。RS编码是性能优良的纠错码，在线性分组码中它的纠错能力和编码效率是最高的。它不但可以纠正随机错误、突发错误以及两者的结合，而且还可以用来构造其他码类。因而RS编码是目前L-DACS1中重要的组成部分。

　　1 RS 编码器原理

　　RS（n，k，t）码通常用n、k 和t 三个参数表示。其中：

　　n 表示码字长度；k 表示信息段长度；t 表示可纠正错误符号个数。L-DACS1协议中采用RS（16，4，1）、RS（21，19，1）、RS（24，22，1）、RS（32，28，2）、 RS（43，39，2）、RS（49，45，2） 、RS（66，60，3） 和RS（74，66，3）八种模式。

　　以RS（16，4，1）为例，RS（16，4，1）的生成多项式一般按式（1）进行选择：

　　首先计算商式h（x） 和余式r（x） n - k d（x） g（x） =h（x）g（x） + r（x） ，取余式r（x） 作为校验字，然后令c（x） = xn - k d（x） + r（x）， 即将信息位放置于码字的前半部分，监督位放置于码字的后半部分，这样有式（2）：

　　因此码字多项式c（x） 必可被生成多项式g（x） 整除。如果在接收方检测到余式不为0，则可判断接收到的码字有错误。RS编码器结构如图1所示。

　　其工作原理如下：

　　（1）寄存器R0 - R2t - 1 全部清零。开关接通A点，然后信息位分为两路送电路中，一路直接送入C（x） ，一路送入除法电路并进行移位。每一个时钟一个字节；（2）在k 个时钟结束的时候信息位全部输入，并完成除法功能。此时移位寄存器里保留了余式r（x） 的系数，这就是RS码的校验位；（3）在k+1 个时钟到来的时候，开关接通B 点。寄存器中的数据依次移出，送入信道。在经过2t 个时钟后数据全部移出，得到2t 个校验位。这2t 个校验位跟在原先的k 个信息位的后面，组成RS（n，k，t）码输出。这样就完成了RS码的编码；（4）寄存器R0 ~R2t - 1 全部清零，重复步骤（1）~（3），完成对下一组RS码的编码。

　　2 多模式R