SBAS 卫星信号的Viterbi 译码优化方案

林木龙,易清明

(暨南大学 电子工程系,广州510632)

1 引 言

SBAS(Satellite-based Augmentation System )是利用地球同步卫星(GEO)作为媒介,提供差分GPS 校正值和完好性数据的系统[1]。其数据速率由250 bit/s经由卷积编码后变换为500 bit/s, 用于与1 kHz的GPS C/A 码历元保持同步并向用户广播。SBAS 卫星信号采用(2,1,7)卷积编码,是遥测信道编码在卫星通信系统中的一种典型应用。

另一方面,用户接收到卫星信号后,必须经过正确译码恢复出卫星信息,才能顺利进行导航校正。对于SBAS 信号,传统的方法就是直接进行Viterbi 译码。考虑到实际应用中,用户需要接收多个SBAS 卫星信号,假如等接收齐500 bit的数据后才开始译码,硬件的实时性就比较差。因此,本文研究了一种优化的Viterbi 译码方案,在不降低译码性能的前提下,尽可能地满足实时性要求,并可以为硬件节省资源。

2 卷积码编码原理

卷积码是一种性能优越的信道编码,由于具备较强的纠错能力,在各种数字系统中得到了广泛应用。其一般的表示形式为(n, k,N),即由k 位信息输入编码为n 位输出,N 为编码约束长度,R =k/n是编码效率,对应的编码器有2N-1种状态。卷积编码后的n bit数据不仅与当前时刻的k 个信息比特有关,还与前N-1 个时刻的信息比特有关。编码过程中相互关联的码元有N×n 个,纠错能力随着N 的增加而增强,误码率则随着N 的增加而下降。

SBAS 卫星信号采用的是(2,1,7)卷积编码,其移位寄存器有6 级,编码器示意图如图1 所示。其中,生成多项式分别为G1=(1111001)2=(171)8,G2=(1011011)2=(133)8。

图1 SBAS 信号卷积编码示意图Fig.1 Convolutional code for SBAS signal

每输入一个比特,通过6 级移位寄存器中对应G1、G2 路径处理后,输出2 bit的码组,于是SBAS 信号250 bit/s的输入转化为了500 bit/s的输出。……