8深空通信中LDPC码译码性能分析

西安电子科技大学硕士学位论文深空通信中LDPC码译码性能分析姓名：李佳申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：姬红兵20090101深空通信中LDPC码译码性能分析作者：李佳学位授予单位：西安电子科技大学相似文献(10条)1.学位论文欧阳成深空通信中LDPC码编码方法研究2009深空通信具有信噪比低、信号损失严重的特点，需要性能良好的信道编码技术来保证信息传输的可靠性。作为一种高增益的信道编码技术，低密度奇偶校验(LDPC)码具有诸多优点，在深空通信领域具有广阔的应用前景。如何设计出适合于深空通信的实用LDPC码，是一个值得研究的问题。首先，在讨论LDPC码理论的基础上，分析对比了几种常用的校验矩阵构造方法及其编译码算法。实验表明，RU算法可以有效解决LDPC码的快速编码问题，和积译码算法可以获得优良的译码性能，二者均可应用于深空通信中。然后，结合深空通信的特点，重点研究了LDPC码的校验矩阵构造问题。将两种适合于深空通信的校验矩阵构造方法相结合，提出了一种新的QCE-PEG算法。该方法设计的校验矩阵，围长较大且分布均匀，同时能够满足优化度分布的要求。实验表明，用QCE-PEG法设计的LDPC码，其性能不仅优于PEG码，且其设计简单，编码快速，有着良好的应用前景。最后，对正则与非正则LDPC码的性能进行了分析，分析认为1/3码率的非正则LDPC码更适合于深空通信的要求。设计方案时先采用QCE-PEG法构造校验矩阵，用RU算法进行快速编码，然后采用和积译码算法进行译码，并联合SPC码进一步降低译码门限与误码平层，进而设计出了适合于深空通信的具体编译码方案。结果表明，所设计的LDPC码在接收信噪比Eb/N00.7dB时，能够达到BER10-5要求。2.期刊论文杨雪飞.高俊LDPC码在深空通信中的应用技术研究-现代电子技术2009,32(23)研究了深空通信中的实时数据传输技术,在分析StiMi标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,介绍了LDPC码的构造以及译码算法.在AWGN信道环境下,分析和仿真验证了译码性能,结果显示,使用LDPC码,改进了数据传输的性能.分析了LDPC码在我国将来深空通信中的应用前景.3.期刊论文张长帅.宋黎定.刘泳.ZHANGChangshuai.SONGLiding.LIUYongLDPC码在深空通信中的应用技术研究-航天器工程2007,16(3)在DVB-S2标准提出的LDPC码校验矩阵的构造方法以及编码算法的基础上,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;在AGWN信道下,采用BPSK调制方式对DVB-S2标准码长为16200、码率为0.5的LDPC码进行了计算机仿真.仿真结果表明,LDPC码纠正突发错误和随机错误的能力均很强,具有很高的纠错比特数,适合应用在深空通信的恶劣环境中;并初步论述了深空通信的信道特点,通过和Turbo码比较,分析了LDPC码作为深空通信系统信道编译码方案的可行性.4.学位论文任明禄深空通信中的LDPC编译码技术的研究2007低密度校验码是一种能逼近Shanrion容量限的渐进好码，在长码时其性能甚至超过了Turbo码，其译码采用具有线性复杂度的和积算法，复杂度大大低于Turbo码，并且几乎所有错误都是可检的。由于低密度校验码具有诸多优点，它已成为深空通信信道编码领域最受瞩目的研究热点之一，低密度校验码的应用也已经被提到日程上。本文结合深空通信的信道特点，介绍了低密度校验码的表示和构造；阐述了低密度校验码的译码方法(软判决译码算法和硬判决译码算法)，对这两种算法进行了比较，并作了一些优化；同时叙述了低密度校验码线性编码方法，而且实现了低密度校验码的快速编码问题；最终给出了低密度校验码的硬件实现，以便对低密度校验码的性能进行验证。LDPC码的实用化还要走相当长的一段路，虽然长码时LDPC码的性能可以超越Turbo码，但是短码却比Turbo码差得很多。因此，LDPC的编译码方面还需要进一步研究。5.会议论文窦金芳.王楠.王君.周诠LDPC码在深空通信中的应用2008研究LDPC码的原模图设计及构造方法；给出LDPC码的子类：RA码、IRA码、ARA码及其嵌套码的原模图表示、编码结构及阈值特性；结合深空应用，分析了选码标准，探讨了LDPC码的标准化问题；提出了嵌套原模图加循环行列式的编码方案可作为备选方案应用于未来的深空通信应用。6.期刊论文梁开勇.文红.吴一帆.胡前凤.黄崇炯FQPSK软解调信息提取新方法-电讯技术2009,49(11)为实现FQPSK调制与LDPC码结合的高功率和高效率调制编码系统,需要解码软信息的提取.通过应用卷积码的译码方式,得到了FQPSK的最大后验概率(MAP)软解调新方法,该方法能有效提取译码所需软信息,与LDPC码的SPA译码算法相结合,实现了LDPC码的软判决译码,得到了好的译码性能.FQPSK的新MAP解调比Viterbi解调方式有更好的性能,同时降低了接收机的复杂度.理论分析和仿真结果表明,新方法与多元LDPC码软解码方法联合,提高了功率的利用率和频谱效率,与QPSK调制方法相比,只有很小的性能损失,但系统的整体功率效率得到了提高.7.期刊论文黄晓非.丁溯泉.杨知行.吴佑寿.HUANGXiao-fei.DINGSu-quan.YANGZhi-xing.WUYou-shouGF(q)域上的低密度校验(LDPC)码的译码及其在深空通信中的应用-飞行器测控学报2006,25(2)低密度校验码是一类能有效逼近香农限的好码,而高进制的LDPC码具有比二进制LDPC码更好的性能,但其译码复杂度太高不利于工程应用.本文提出了一种基于协同优化算法的低复杂度的高进制LDPC码的译码算法,并讨论了其在深空通信中的应用.8.学位论文张桂华深空通信中微弱信号接收检测方法研究2008深空测控通信系统对在遥远的空间探测器进行通信、测量和控制，包括跟踪、遥测、指令控制和数传，对深空探测器的整个飞行过程进行测控以保证其飞行轨道的准确，并获取探测过程中的回传科学信息。本文在对深空测控系统通信体制的特点分析的基础上，研究了高增益信道编码和微弱信号的接收处理等关键技术提出了一系列适用于深空探测的信道编码和微弱信号接收的新方法。针对深空探测实际需求，提出了一种易于工程实现的Turbo码编译码算法。该方法采用线性拟合Log-Map算法有效逼近Log-Map算法，大大减少了计算量；应用二次置换多项式交织器，有效地解决了并行译码的访问冲突问题，缩短了Turbo码译码时延。该算法性能优良，算法简单，解交织与交织结构相同，所需存储空间少，易于硬件实现。综合EXIT图法和自适应微粒群优化(APSO)算法的优点，提出了一种基于EXIT图和APSO算法的非正则LDPC码度分布对优化方法。该方法设计了衡量EXIT曲线匹配程度的全局代价函数，并运用APSO算法对度分布对进行快速迭代优化，迭代过程中不需要固定CND曲线，可以获得EXIT曲线更加匹配的优化度分布对，以及更高的噪声门限。仿真结果表明，该方法在码结构优化方面有着很好的性能，且优化速度较高斯逼近法有了很大的提高。在针对围长的校验矩阵构造方法中，提出了一种新的QCE-PEG算法，给出了实现具体步骤和设计实例。该算法将构造过程分解，结合准循环扩展技术和渐进边增长构造方法的优点，既能满足度分布对的需要，又保证了平均围长尽可能大的要求，提高了LDPC编码的速度和性能。用该方法设计的中短长度非正则LDPC码，其性能优于渐进边增长方法构造的PEG码，且设计简单，编码快速，便于工程实现。为进一步提高LDPC纠错性能，在基于QCE-PEG构造校验矩阵基础上，研究了以LDPC码为水平码、单奇偶校验码为垂直码的LDPC-SPC联合编码技术，有效地降低了LDPC码的译码门限与误码平层，能够在较短码长就能达到在信噪比0.7dB下误比特率为10-5，大大减少存储空间，满足深空探测要求。为解决深空测控领域中低信噪比下微弱信号的捕获、跟踪问题，实现高精度测速、测距功能，设计了微弱信号接收机方案。采用二维捕获方案，并行捕获下行信号的多普勒频率和多普勒频率变化率；利用二阶锁频环和三阶锁相环联合工作方式进行载波跟踪。系统性能满足深空探测指标要求。最后对全文进行了总结，并对后续工作进行了展望。9.学位论文张玉凯准循环LDPC码的编译码器设计及FPGA实现2009准循环低密度校验码(Quasi-CyslicLow-DensityParity-CheckCodes，QC-LDPC)是LDPC码的一个子类。QC-LDPC码在编码和译码时，具备了其它类型的LDPC码不具有的很多优点，例如准循环LDPC码通过调整相应的参数快速的构造大量的不同码率且性能较为合适的校验矩阵，而且可以采用移位寄存器的方式进行编码，大大降低了编码复杂度，译码也很简单。目前准循环LDPC码已经成为CCSDS深空通信的备选方案之一。本文作者结合国家自然科学基金重点项目，采用理论分析和硬件平台仿真相结合的方法，针对CCSDS标准对准循环LDPC码的编码和译码进行了研究和实现。主要完成的工作有以下几个方面：系统地介绍了LDPC码的编译码原理；重点分析了LDPC码归一化最小和译码算法的消息迭代更新公式以及准循环LDPC码编码实现方法。在分析归一化最小和译码特点的基础上，根据准循环LDPC校验矩阵的特点，提出了准循环LDPC码译码器的FPGA实现方法，并给出了主要的硬件设计、门级仿真和硬件平台实测结果。对准循环LDPC码的编码方案进行硬件资源与吞吐量方面的对比权衡，给出了适用于FPGA硬件实现的编码算法，并给出了硬件实现的主要结构设计和编码吞吐量。硬件平台实测结果表明，本文设计的准循环LDPC码的FPGA编译码器各个工作指标满足深空通信的指标要求，可以应用于深空通信应用环境中。10.会议论文丁溯泉低密度校验码在深空测控通信系统中的应用2008介绍了CCSDS推荐的应用于深空通信的低密度校验(LDPC)码,根据码字的原型图对这类累积重复累积(ARA)码的特性进行了讨论.ARA码不仅具有很好的性能,同时其编码复杂度低,译码器具有很好的并行实现结构,此外码字具有很好的系列性.结合我国嫦娥一号卫星测控通信系统的设计讨论了LDPC码的应用问题,采用LDPC码能够获得更大的编码增益,在我国的深空测控通信系统中具有广阔的应用前景.本文链接：下载时间：2010年4月19日