VSAT卫星信号解调与Turbo码编译码算法研究

VSAT卫星信号解调与Turbo码编译码算法研究

VSAT卫星通信具备:不受地域、组网灵活、体积小巧、可扩展性强等优势,在抢险救灾、远洋航行、极地科考、越野探险等领域得到了广泛的应用。VSAT卫星通信系统中终端设备采用TDMA通信方式,调制方式为QPSK,纠错编码为Turbo码。Turbo码是一种逼近香农极限的理想码型,能够满足VSAT小站设备纠错能力强、时延小、工程易实现的要求。

本文以Turbo码编译码算法和TDMA通信机制为切入点,研究改进VSAT卫星通信质量的技术和方法,论文完成的主要工作包括:(1)参照国际主流的欧洲DVB-RCS和美国IPoS协议对VSAT卫星通信系统进行解构、剖析,重点以VSAT用户的TDMA通信方式和Turbo码编译码算法开展研究。(2)研究了Turbo码的编码结构和技术原理,对结构设计和技术原理进行了详细论述,并对编码过程进行了描述。(3)研究Turbo码编码改进技术,设计了一种添加0/256检测的复位式自同步扰乱器,进一步在Turbo码编码前减少了长连0、1游程;编写了一种高效的按字节查表法计算CRC校验的C程序,与直接计算法相比效率提升了近17倍;开展了自适应码率Turbo码研究,并实现了一个基于CRC校验通过率的实际应用。

(4)提出了一种分段式独TDMA帧结构,并研究对应突发帧检测和解调技术。采用内插滑动互相关算法实现突发帧检测和参数精确估计;应用信道响应跟踪LMS算法实现精确整体跟踪和单码元级别的解调入锁。(5)详细推导了AWGN信道条件下MAP、Log-MAP和Max-Log-MAP算法公式,设计了一种适用于GPU的并行译码器结构,提出了软判决值的归一化优势度算法,提高了译码质量。