Reed-Solomon码在部分响应信道上的系统性能研究

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Reed-Solomon码是20世纪以来应用最广泛的码型之一,它由麻省理工学院(MIT)林肯实验室的I.S.Reed和G.Solomon于1960年提出。Reed-Solomon码具有优越的纠错能力,特别是纠正突发差错的能力,因此被广泛应用于工程实践中,如卫星通信系统、磁盘存储系统等。21世纪以来,人们对存储容量的需求急剧增加,对磁盘面密度的要求也随之大幅提高,由此带来了严重的码间干扰,降低了磁记录系统的误码率性能。这就要求寻找一种更先进的信号处理机制以同时满足磁盘存储系统高存储密度及极低误码率的要求。目前商业磁盘中通常采用部分响应最大似然检测(PRML)信道检测技术和基于硬判决译码算法的RS码。近几年的研究表明RS码的软判决译码算法能带来更大的系统增益,这使得磁记录领域的部分研究者们将目光转移到RS码代数软判决译码算法上。   本文先对比分析了RS码的硬判决译码与软判决译码的性能。硬判决译码方式采用的是经典译码算法(Berlekamp-Massey算法),而软判决使用的是代数软判决算法--Koetter-Vardy(K-V)算法。仿真结果表明:在AWGN信道下,FER为9×10-5时,软判决译码较硬判决有1dB的性能增益。且随着码长增长,二者的性能均有所提升。   随后,本文简单介绍了PR信道(Partial Response Channel)特性及其检测算法,重点研究RS码在部分响应信道上的应用。对于两种常用的简单PR信道,分别构建RS硬判决系统与软判决系统,并详细介绍了系统中各模块的功能原理及应用过程,重点阐述各部件之间的接口处理。计算机仿真结果表明:对于PR4信道,在FER达到10-5时,RS码的代数软判决译码算法较硬判决译码算法有2.3dB的性能增益,两者在PR4信道下均能获得优于EPR4信道的译码性能。此外,不论是软判决系统还是硬判决系统,在低信噪比区域码率起主导地位,即码率越低性能越好;随着信噪比逐渐增大,码长的影响变得更为重要,码长越长性能越好。
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