搜索
学校编码：10384分类号密级学号：200330027UDC硕士学位论文多进制LDPC码在深空通信系统中的应用研究ApplicationsofQ-aryLDPCCodesindeepspacecommunicationsystem黎勇指导教师姓名：王琳教授专业名称：通信与信息系统论文提交日期：2006年4月论文答辩时间：2006年5月学位授予日期：2006年6月答辩委员会主席：评阅人：2006年4月厦门大学学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。声明人（签名）：年月日厦门大学学位论文著作权使用声明本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。本学位论文属于1、保密（），在年解密后适用本授权书。2、不保密（√）（请在以上相应括号内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要高效纠错码具有高速、高效的纠错能力，是近几年来信息论及编码理论领域的研究热点。高效纠错码技术包括了一系列的现代信息处理技术，如：迭代译码、因子图以及和积算法等。高效纠错码作为主要的抗干扰技术，广泛用于有线、无线通信系统以及磁盘存储系统中。尤其在现代的无线移动通信系统中，由于接受设备处于无线移动状态，信道环境非常复杂，各种干扰和衰落对信号产生的影响巨大，同时要适应高速数据业务的要求，这就要求抗干扰技术具有高速高效的处理能力。低密度奇偶校验码（简称LDPC码）作为高效纠错码的一种，因为其良好的性能，现在已经成为编码领域界继Turbo码后的又一热点。而其中多进制LDPC码更是吸引了众多研究者的视线。本文的重点是提出基于逐条添加边（PEG）算法的多进制LDPC码优化设计及其在实际通信系统中的应用。首先通过对二进制LDPC码的介绍，随后引出了多进制LDPC码的编译码原理,其中译码采用傅立叶变换译码方法。然后介绍了多进制LDPC码的优化设计，在编码中引入PEG算法设计新的奇偶校验矩阵；译码时采用LOG-BP算法实现译码。接着介绍了RS码的基本原理，包括时域编码、频域编码和时域迭代译码算法。昀后研究了多进制LDPC码嵌入深空通信系统中的性能。为了实现深空信道下的概率译码，采用等效的方法成功建立了信道的近似模型，并用C++语言编写相关代码，分别基于PC和SUN工作站进行了仿真测试。比较了多进制LDPC码、多进制LDPC码与卷积码的级联码以及RS码与卷积码的级联码三者分别在AWGN信道和深空通信链路中的性能，得到了一些极具价值的结论，为多进制LDPC码在实际通信系统中的应用提供了宝贵的可参考性数据。关键词：多进制LDPC码；逐条添加边算法；RS码；深空通信AbstractNearcapacitylimiterror-correctingcodeisoneofthehighlightresearchfieldsininformationandcodingtheoryinrecentlyyears.Itrelatestoaseriesofthemodernsignalprocesstechnologies,suchasiterativedecoding,factorgraphandsum-productalgorithm.Nearcapacitylimiterror-correctingcodesarewidelyappliedtowirelessmobilecommunicationsystems,anti-interferetechnologiesmustbeadoptedforsomereasons:thereceivedequipmentsbeinginwirelessmobilestate,channelenvironmentbeingverycomplicatedandallkindsofinterfereandsignalfading.Inaddition,theanti-interferetechnologiesshouldhavehigh-speedandlowBER(bit-error-rate)inprocessinghigh-speeddatatransmissioninwirelessmobilecommunicationsystems.Now,Low-Density-Parity-Checkcodeshavebeenanothertypeofexcellenterror-correctingcodesafterTurbocodesbecauseoftheirgoodperformance.Thereinto,Q-aryLDPCcodeshavereceivedmuchattentionfrominvestigatorsespecially.ThispaperaimsatstudyingapplicationsofQ-aryLDPCcodestoexistingdeepspacecommunicationsystemsbasedonPEGalgorithm.Firstly,binaryLDPCcodesareintroduced,subsequently,theencodinganddecodingprincipleofQ-aryLDPCcodesarediscussed,whereFouriertransformdecodingisused.ThentheoptimizationdesignofQ-aryLDPCcodesispresented,includingconstructingnewparitycheckmatrixusingPEGalgorithmanddecodingwithLOG-BPalgorithm.InsuccessionessentialprincipleofRScodesisshown,includingencodingintimefieldandfrequencyfield,anditerativedecodingintimefield.TheperformanceofQ-aryLDPCcodesindeepspacecommunicationsystemisinvestigatedintheend.Aapproximatemodelofchannelisproposedusingequivalentprincipleforprobabilitydecoding,andcorrespondingprogramiscompletedbyC++language,simulationsaredonebytheplatformsofPCandSUNworkstationrespectively.SomeveryvaluableconclusionshavebeengottenthroughperformancecomparisonindeepspacecommunicationlinkamongQ-aryLDPCcodes,aserialconcatenationofaQ-aryLDPCcodewithaconvolutionalcode,andaserialconcatenationofaRScodewithaconvolutionalcode.TheseresultsareimportantreferencedatafortheapplicationsofQ-aryLDPCcodestopracticalcommunicationsystems.Keywords:Q-aryLDPCcodes,PEGalgorithm，RScodes,Deepspacecommunication目录摘要.....................................................................IAbstract.................................................................II第一章绪论............................................................11．1纠错编码的发展历史..............................................11．2纠错编码的研究现状..............................................21.3纠错编码在移动通信系统中的应用和发展..........................31．4论文研究的意义、目的和方法.....................................81．5论文的结构.......................................................6第二章纠错码的基本概念和基本理论................................................................82.1信道编码理论......................................................82.2信道模型...........................................................92.3码和码字集........................................................122.4纠错码的性能界...................................................132.4.1重量分布....................................................132.4.2误码字差错上界.............................................152.4.3比特错误率上界.............................................162.5几种常用的纠错码.................................................172.5.1线性分组码.................................................172.5.2卷积码......................................................172.5.3Turbo码.....................................................19第三章LDPC码的原理...................................................................................................213.1LDPC码的基本原理.................................................213.1.1编码原理....................................................213.1.2译码原理....................................................223.2LDPC码的基本分类.................................................253.2