一种改进的LDPC码BP译码算法

LDPC码作为纠错能力最强的信道编码,在深空通信中具有广泛的应用前景。研究了LDPC码的BP译码算法,并对该算法进行了仿真,分析了LDPC码的误码率随BP译码迭代次数的演化情况,提出了一种改进的BP译码算法。经过仿真验证,改进的BP译码算法,在信噪比低于译码阈值时能够大幅地减少译码迭代次数,降低运算复杂度,而性能却几乎没有降低。这种改进的BP译码算法对LDPC码在深空通信中的应用具有重要的意义。
     

面向深空通信的喷泉编码技术

喷泉码是一种基于删除信道的前向纠错编码技术,具有不需反馈的特性。针对深空通信环境长时延、高误码率和丢包率大、上下行链路带宽不对称和链路易中断等特点,提出一种级联LDPC码的喷泉编码方案,并给出一种利用接收数据包的冗余信息的改进BP解码算法。与已有的深空通信信道编码算法进行了仿真比较,显示了该级联喷泉码具有良好的纠错性能和较低的编解码复杂度。     

深空遥测系统中信道编码简述

由于深空信道的极低的信噪比,具有高增益的信道编码技术是深空遥测系统必不可少的环节。总结了深空通信领域中曾经使用的或可能使用的各种典型的信道编码包括卷积码、级联码、TURBO码和LDPC码方式,并对各种编译码方式的特点进行比较,给出其性能仿真。最后,对深空通信信道编码技术(包括TURBO接收机、LDPC码的应用以及编码调制技术)未来发展作展望。     

城市环境下北斗B-CNAV1电文RS-LDPC 级联编码方法

针对城市环境下卫星导航系统用户接收终端对电文编译码算法的低复杂度和抗衰落性能需求，以北斗导航系统B-CNAV1电文为改进对象提出了一种外码采用RS码、内码采用二进制LDPC码的电文级联编码方法。通过RS码提高电文对抗突发错误的能力，同时利用二进制LDPC码保证电文对抗随机错误的能力。采用LMS信道对城市接收环境建模，仿真结果验证了本文提出的RS-LDPC级联码与B-CNAV1电文64进制LDPC码具有相近的性能，同时大幅降低了算法复杂度，较好地实现了电文纠错性能和实现复杂度的平衡，提供了一种适用于城市环境的高性能、低复杂度电文编码方法。     

RS(255,223)编码器的实现

几乎所有的现代通信系统都把纠错编码作为一个基本组成部分。ＲＳ码由于具有强有力的纠错功能，已经被ＮＡＳＡ、ＥＳＡ、ＣＣＳＤＳ等空间组织接受，用于空间信道纠错。本课题采用ＢＥＲＬＥＫＡＭＰ算法，用一片ＦＰＧＡ芯片实现了完全符合ＣＣＳＤＳ关于遥测信道编码中的Ｒｅｅｄ－Ｓｏｌｏｍｏｎ编码建议的ＲＳ（２５５，２２３）编码芯片可能单独使用，在突发噪声的信道中用于前抽纠错，也可以作为外码与卷积码级联使用，改善信道性能。     

LDPC码在深空通信中的应用技术研究

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,LD-PC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。     

CCSDS标准Reed-Solomon码编码参数的研究

Reed-Solomon码是具有很强纠错能力的线性分组码,广泛应用于各种通信系统中。对CCSDS标准Reed-Solomon码的主要特点进行了研究,通过使用自反码生成多项式和对偶基表示法使编码器中的常数乘法器个数减少一半,并且降低编码器的实现复杂度,而代价是译码器复杂度大大增加。在分析了近年出现的低复杂度比特并行有限域乘法算法以及FPGA技术发展之影响的基础上,考虑到降低译码器的复杂度可以达到空间通信系统整体性能的优化之目的,并且有利于今后空间通信系统与地面通信系统的融合,给出了修订空间数据系统咨询委员会（CCSDS）标准关于Reed-Solomon码编码参数的建议,提出在CCSDS标准的数据传输系统中可以允许使用多项式基表示域元素。     

LDPC码在空间光通信PPM信道中的性能与分析

如何在空间光通信的PPM信道中应用性能优越的LDPC码是一个非常需要研究的课题,目前未见于国内外文献。文章对PPM信道下LDPC码的应用进行了探讨,提出了二元域上的LDPC码和多元PPM调制信道的结合方式及应用途径,研究了相应系统模型下的译码,并对其性能进行了计算机模拟仿真。仿真结果表明LDPC码在光PPM通信中显示出了优越的纠错能力,具有良好的应用前景。     

LDPC编译码方法综述

目前的研究均表明LDPC码是信道编码中纠错能力最强的一种码,其译码器结构简单,在深空探测、卫星通信等领域可得到广泛的应用。文章介绍了LDPC码,综述了其编码方法和译码方法。在编码方法中分别描述了校验矩阵的构造和基于校验矩阵的编码算法,译码方法中主要论述了消息传递译码算法、置信传播译码方法、最小和译码算法、比特翻转译码算法和加权比特翻转译码方法。同时对LDPC码编译码方法的发展作了分析。     

LDPC码在卫星导航系统中的应用

作为一种接近香农极限的信道编码,近年来LDPC码被广泛采用,例如欧洲第二代数字视频广播卫星标准DVB-S2和空间数据咨询委员会(CCSDS)遥测信道编码标准就分别采用了LDPC码。文章将讨论LDPC码在卫星导航系统中的应用,内容涵盖星上编码与接收机解码。GPS联合项目办公室在接口规范(Draft IS-GPS-800,Navstar GPS Space Segment/User Segment L1C Interfaces,19 April 2006)中展现了L1电文结构中的LDPC码。子帧2和子帧3将分别用一个独立的24bit循环冗余检验(CRC)算法。加入CRC比特之后每一子帧将进一步被长度为1200/548码率为1/2的LDPC码编码。文章将给出同等长度同等码率的不同类型的LDPC码。它们表现出了优异的译码性能、简单的编码结构和较低的译码复杂度。另外一个优点是其校验矩阵无需用一系列的冗余表格来表示。这种LDPC码的构造方法可以被扩展到其它卫星导航系统,比如欧洲的伽俐略(Galileo)系统和中国的北斗(Compass)系统。     

国外低轨物联网星座系统发展分析

随着地面移动通信系统的建设发展和移动互联网业务的爆发式增长,多样化的移动通信需求和应用场景不断涌现,传统的“人与人”之间的通信正在扩展向“人与物”、“物与物”的通信。物联网(internet of things, IoT)技术近年飞速发展,并已投入广泛建设和应用。卫星因其广域覆盖和抗毁性,比较适应于大区域数据采集和物联业务。近年来随着卫星通信技术能力的提升和产业链条的优化,商业航天蓬勃发展,天地一体成为趋势。天基物联网、天地融合物联网成为新的关注点。国际上近年来涌现出数十个天基物联网系统,部分已投入工程建设和应用,已在天基物联网的系统架构和体制设计上取得进展。针对卫星物联网技术发展和建设应用开展调研,对Orbcomm、Kepler、SpaceMobile、ELO等低轨星座物联网系统的建设规划、能力定位、系统架构、星座方案、通信技术、频率资源、市场应用等方面进行了全面分析,并对天基物联网星座系统的发展趋势和关键问题进行总结。     

CCSDS中LDPC码编码器的FPGA设计与实现

CCSDS标准推荐了一组适用于深空通信的LDPC码。为了满足在一个系统中使用多种码率LDPC码的需要,设计了一个能够实现标准中4种码率码编码的通用编码器,该编码器合理安排了生成矩阵存储单元,充分复用了硬件资源,用一种码编码需要的资源消耗实现了4种码的编码,大大节省了资源;用VHDL语言在FPGA上实现了该编码器,通过仿真验证,表明该编码器在占用硬件资源不大的条件下,能够正确完成4种码率码的编码。     

空间站物资标签高可靠性编码方案

文章提出了一种用于空间站物资管理的RFID（Radio Frequency Identification）系统电子标签信息编码方案。在该方案中,对电子标签中存储的物资基本信息进行纠错编码,从而增强了信息的可靠性。理论分析表明,与存储更多物资基本信息的原始方案相比,在相同条件下,采用合适的纠错码,新方案的信息可靠性更高。数值仿真结果与理论分析结果相吻合。     

量子通信技术及应用研究综述

量子通信技术自20世纪80年代诞生以来,获得了突飞猛进的发展。文章将量子通信技术及应用研究划分为量子通信协议研究、量子通信工程技术研究以及量子通信应用研究等三方面。在对量子密钥分发、量子秘密共享、量子隐形传态和量子安全直接通信等量子通信协议的技术原理、应用领域和研究进展进行分析对比的基础上,对量子光源产生、量子随机数发生、量子纠缠编码和单光子探测等量子通信工程技术的研究现状进行了总结,并对当前世界各国在量子通信链路构建、量子通信网络构建和量子通信系统构建等方面的主要研究进展进行了介绍,指出了量子通信当前存在的通信速率低、传输距离近、制造成本高等问题,明确了未来的发展方向,可以为量子通信技术和应用相关研究提供一定的参考。     

“北斗”2代B1I信号导航电文分析

分析“北斗”2代卫星导航系统B1I信号的构成,说明调制在D1导航电文上的二次编码的作用,介绍导航电文的纠错编码方式和编码原理,对BCH编码的纠错原理和纠错性能进行详细分析和计算,证明了导航电文采用的纠错编码方式能满足信息传输准确性的要求.     

UC安全的移动卫星通信系统认证密钥交换协议

由于移动卫星和移动用户的计算、存储和通信能力有限,解决移动卫星通信系统的安 全和保密问题面临许多困难。根据移动卫星通信系统的实际情况,分析了系统的安全需求, 基于UC安全模型定义了移动卫星通信系统认证密钥交换协议的理想函数,该理想函数保证了 强安全性和实用性,并用于实际协议的设计。在移动用户和移动卫星通信网络控制中心之 间,设计了一个简单、低计算复杂性的认证密钥交换协议,该协议涉及了较少的交互次数, 认证协议计算负载仅仅需要利用伪随机函数、散列函数和与或计算。同时,基于UC安全模 型,对新的协议进行了可证明安全分析。新协议的安全属性包括可用性、有效性、身份隐藏 的可认证性、前向保密的密钥交换以及协议的模块化可复合性。     

一种星载计算机数据流软故障纠正算法

在太空环境中,由于宇宙射线的存在,计算机系统的存储单元经常发生各种瞬态故障。此类故障通常都使用硬件或从系统角度加以解决,但其成本高重量大。针对此种故障类型提出了一种软件实现的数据流故障纠正算法,该算法通过对程序中变量进行简单编码和解码操作后,可对发生在程序数据空间内的单“位”错误进行检测并进而纠正。故障注入的实验结果表明,对于程序数据段错误,该算法可把错误输出从原始程序的27％～49％降低到0．01％～0．02％,同时故障纠正率接近100％;对于程序堆栈段错误,该算法可把错误输出从原始程序的10％～70％降低到1％～3％,故障纠正率也在73％以上。与其它软件实现的软故障检测或纠正算法相比,实验结果表明该算法实现简单,运算量小,具有较高的错误探测与纠正能力。