大气激光通信高速信道RS+交织复合码的FPGA实现

摘要

卫星光通信具有重要的研究意义，激光链路可以使卫星与卫星之间，卫星与地面之间建立起高质量、高速度的通信，这已经得到了很多国家的重视，国内外很多科研机构正在对其进行研究或者将其列入研究计划之中。
　　大气激光通信是卫星光通信的重要组成部分，大气激光通信容易受到大气因素的影响，而且处在通信链路上的物体会使通信在短时间内中断。另外，由于通信距离可能较长，光强衰减会比较严重，这就要求发射系统有较高功率的激光输出，从而实现系统的低误码率。信道编码技术原理是在信息码中通过运算加入一定数量的冗余码元，在接收端利用校验多项式进行纠错，使传输信息具有一定的抗干扰能力，这样做的好处是降低系统误码率和减小发射功率。
　　本文首先介绍了卫星光通信研究的重要意义和应用背景，重点分析了光通信中关于信道编码方面的研究现状。在介绍了差错控制编码理论，并重点介绍了RS码的编译码算法和交织技术的相关原理后，基于矩阵交织提出了一种改进的交织方式并仿真验证了其相对于传统交织方式有一定的优势。之后分析了大气对激光通信的各种影响因素，并且运用实测数据建立仿真模型进行信道编码仿真研究，为进一步研究提供理论依据。之后在FPGA上分别硬件实现了RS(15,9)编码器、译码器、改进矩阵交织器和解交织器，并分别为通信系统发射端和接收端设计实现了数据缓冲器和端口控制模块，最终分别在空间光通信信道编码系统的发射端和接收端调用模块化了的编码交织器和解交织解码器，硬件实现了信道编码系统。
　　论文最后在实验室内进行了交织RS码对空间光通信质量改善能力的验证实验，结果表明，交织RS码对空间光通信质量有明显的改善能力。

目录

大气激光通信高速信道RS+交织复合码的FPGA实现

FPGA REALIZATION OF FAST CHANNEL RS+INTERLEAVING COMPOSITE CODING IN ATMOSPHERIC OPTICAL COMMUNICATION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究目的和意义

1.2 国内外信道编码研究现状分析及码型选择

1.3 交织应用于空间光通信的作用

1.4 FPGA简介

1.5 论文主要内容

第2章 差错控制理论及大气对光通信的影响分析

2.1 差错控制编码理论

2.2 RS码的编码算法

2.3 RS码的译码算法

2.4 大气衰减

2.5 大气湍流

2.6 本章小结

第3章 矩阵交织的改进及交织RS码的仿真研究

3.1 交织基本原理及对矩阵交织的改进

3.2 信道模型

3.3 RS(15,9)配合交织的信道编码仿真研究

3.4 本章小结

第4章 信道编码系统的FPGA实现

4.1 FPGA实现硬件电路方法

4.2 RS编译码器的硬件实现

4.3 交织解交织器的硬件实现

4.4 编码系统发射端和接收端的FPGA实现

4.5 本章小结

第5章 信道编码性能的实验验证

5.1 信道编码实验方案及实验平台

5.2 信道编码系统调试

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

附录1

附录2

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致 谢