بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک طرح جایگزین تصحیح خطای مستقیم - FEC - برای مودمهای ماهواره ارائه میشود. عملکرد بهتر و پیاده سازی DSP - پردازنده سیگنال دیجیتال - آسانتر از کدهای RSV متصل متداول را تامین میکند. معایب اصلی کدهای RSV تأخیر افزایش یافته ناشی از جایگردان و گین کدینگ محدود می باشند.
هنگامی که یک سیستم با توان محاسباتی محدود برای کدبرداری مورد استفاده قرار می گیرد، عملکرد کدینگ کاهش می یابد. راه حل مبتنی بر توربو کدهای ضربی - TPC - پیشنهاد شده بر بسیاری از این محدودیت ها غلبه می کند. این مقاله در مورد طراحی، بهینه سازی و پیاده سازی کدهای TPC بحث می کند و همچنین بهبود عملکرد و گین کدگذاری بهبود یافته را مورد بحث قرار می دهد. علاوه بر این روش های مورد استفاده برای کاهش پیچیدگی کدبرداری در یک پیاده سازی زمان واقعی را مورد بحث قرار می دهد.
-1 مقدمه
مودم های ماهواره ای معمولا برای اتصال هایی با فاصله بسیار طولانی و یا مکانهایی که بدلیل مشکلات جغرافیای امکان اتصال توسط فیبر نورییا کابل نیست مورد استفاده قرار میگیرند. سیستم های ارتباطات ماهواره ای موجود که توسط IITM توسعه یافته اند امکان ریموت سرویس های دیتا و صوت را فراهم کرده اند.در این سیستم های لینک های ماهواره ای از back-hulبرای سرویس صوت و دیتای شبکه استفاده می کنند. این سیستم دارای یک hub مرکزی و چندین ترمینال ریموت - - RT میباشد. اتصال hubبهRT در بستر لینک ماهواره ای در شکل1 نشان داده شده است.
شکل-1 ساختار سیستم
در جهت hub به RT لینک یک نرخ بالا در حدود 2Mbps و در جهت معکوس از RT به hub نرخ پایین حدود 256Kbps پشتیبانی میگردد. سرویس دیتا نسبت سیگنال به نویزی حدوداً یا بهتر از آن را نیاز دارد. برای دست یابی به این مقدار BER لینک باید حداقل SNR مورد نیاز یک FEC با گین کدینگ بالا را پشتیبانی کند.طراحی مودم های ماهواره ای به گونه ای است که این نیاز را با کد گذاری و کدبرداری RSV1 ارضا می کند.در مودم ها طرح های مورد استفاده برای نحوه کدگذاری و کدبرداری بسیار مهم هستند.
در نظر گرفتن بهترین عملکرد ، صرفه جویی در پهنای باند، پیاده سازی ساده تر در زمان واقعی و کاهش تاخیر کلی از مشخصات یک کدFECبسیار مناسب است. کد ضرب توربو - TPC - برای استفاده های ماهواره ای از نظر عملکرد از کدهای RSV برتر میباشند.
کد RSV موجب افزایش پیچیدگی در نرخ کد متوسط به ویژه هنگامی که گیرنده از پیاده سازی تمام حالت ویتربی استفاده میکند میشود. اینچنین سیستمی دارای تاخیر ذاتی با توجه به جایگردان2 در دادهها میباشد. بنابراین، عملکرد کد در توان محاسباتی محدود ارائه شده پایین است.موجب پیچیدگی الگوریتم در زمانی که از یک کدگذار سه مرحله ای استفاده شود میگردد. در نرخ بیت های بالا - 2Mbps - ، الگوریتم کدبردار ویتربی با توجه به نیازهای محاسباتی بالا نیازمند یک پردازنده DSP با قدرت محاسبات بسیار بالا می باشد. نیاز به یک طرح FEC که بر تمام معایب فوق الذکر غلبه کند احساس میشود.
هدف اصلی این مقاله طراحی یک FEC بالا بر اساس TPC مناسب برای مودم ماهواره ای ماهواره ای است. طرح جدید جایگزین RSV حاضر میگردد.طراحی کدگذار و کدبردار جدید جایگزین نباید در پایان نرخ سرعت نمونه برداری و نرخ ADC در آنالوگ حاضر را تغییر بدهد. همچنین عملکرد کد TPC از نظر بهره کدینگ افزایش و تاخیر سیستم تجزیه و تحلیل و پیاده سازی کد در پردازنده DSP بهینه میباشد. بهره کدینگ به دست آمده از کد TPC برای کاهش توان ارسالی نیاز است. تاثیر کاهش توان برای فشرده سازی و کاهش هزینه نهایی برای تقویت کننده توان سیستم مفید اخواهد بود.
گیرنده ای که در نرخ 2 مگابیت بر ثانیه کار می کند، دارای پردازش کدبرداری بسیار ساده تر می باشد. تا یک حل کدبردار پیچیده برپایه FPGA گران قیمت که در حال استفاده می باشد.[3] از آنجا که اجرا بروی یک پردازنده DSP است که نرخ مورد نیاز حدود 2 مگابیت بر ثانیه، یک کد توربو نمی تواند استفاده شود. اگرچه عملکرد کدهای کانولوشن توربو - CTC - همانند کد TPC است، اما این کد با توجه به تاخیر اضافی جایگردان معرفی شده توسط [4] ترجیح داده نمی شود.
-2 الگوی تصحیح خطا برا مودم های ماهواره ای
RSV -1-.2 مبتنی بر مودم ماهواره ای
در انتقال از HUB به RT نرخ اطلاعات 2,048 مگابیت در ثانیه است، که به اصطلاح نرخ بالا نامگذاری شده است. همانطور که در شکل 4مشاهده می شود فرستنده برای FEC دارای 3 مرحله می باشد، کدگذاری Reed-Solomon با نرخ 255/239 ، یک جایگردان با عمق سه و کدگذار کانولوشن پانچ شده با نرخ 7/8 نشان داده شده است. میزان نرخ کلی کد 0,8167 است و میزان تاخیرکدگذار 2 میلی ثانیه می باشد. در گیرنده از کدبردار ویتربی، یک دی-اینترلیورو یک کدبردار Reed-Solomon استفاده میشود که تمام این عملیات بر روی FPGA با یک پیاده سازی 64 سطحی برای کدبردار Viterbi کامل انجام می شود.
شکل -2 طرح FEC موجود
در RT به HUB از نرخ داده 256 کیلوبیت بر ثانیه استفاده میشود، این سرعت انتقال را نرخ کم نامگذاری می کنند. این مسیر همچنین با استفاده از کد RSV با نرخ کد ترکیبی از 0,8167 و تاخیر 25 میلی ثانیه برای عمق سه از جایگردان استفاده می شود. در گیرنده از، سیستم با استفاده DSP زیر بهینه با گیرنده ویتربی 12سطحی به جای گیرنده کامل 64 سطحی و گیرنده RS اجرا شده است. این به خاطر قدرت محدود پردازنده در دسترس که باعث می شود اجرای کامل تمام ویتربی غیر ممکن باشد . گیرنده ویتربی زیر بهینه در مقایسه با گیرنده کامل ویتربی عملکردی قابل قبولی دارد. قبول تاخیر برای تلاش در از بین بردن خطاهای برست با استفاده از جایگردان برای طول بزرگتر از 16 است زیرا گیرنده RS نمی توانید این میزان بیت خطا را تصحیح کند که منجر به کم شدن عملکرد مودم می شود.
