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。     

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。     

长BCH码的编码和译码设计

第二代卫星数字广播系统标准DVB-S2的信道编码采用了LDPV-BVH码级联的形式,LDPC的性能非常优越,但是存在误码平台,BCH码的作用就是消除LDPC在低BER(10-6)时的误码平台.根据DVB-S2的标准,采用二进制的BCH(14400,14232).文章重点讨论了其编码器、解码器的速度与资源的优化;采用并行方式提高编码、译码速度,并且利用递归匹配、群组匹配及流水线的方法降低硬件复杂度,降低资源的消耗.     

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。     

LDPC编码系统的码辅助载波相位同步算法

深空通信具有传输距离远、信号衰减严重的特点,针对低信噪比条件下深空通信系统中LDPC编码系统载波同步实现困难的问题,提出一种新的具有较低复杂度的码辅助载波同步算法。分析了载波同步误差对译码性能的影响,基于最大似然准则推导了载波相位的迭代同步算法,算法利用LDPC译码器输出的软判决信息来辅助载波相位的估计,将译码器与载波同步器进行联合迭代,从而得到接近最大似然估计性能的载波相位估计,同时对载波相位进行迭代补偿。仿真结果表明,在低信噪比条件下,算法能够有效纠正载波偏差,并能够以较低的系统复杂度获得近似理想同步的LDPC码译码性能。     

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。     

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。
     

基于FPGA的串行RS+Viterbi级联译码器的设计与实现

提出了一种基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)的RS码(255,223)级联卷积码(4,3,3)译码器及其实现,给出了系统结构。其中级联译码器均采用串行结构,减少了资源占用。卷积译码使用Viterbi算法,给出了其初始化网络、分支度量计算、加比选、累计度量储存、幸存路径储存和回溯等主要部分;RS译码采用欧几里德算法,给出了伴随式计算、错误位置和错误值多项式计算(钱搜索计算错误位置、福尼算法计算错误值)、模二和计算解码输出等关键部分。     

低密度奇偶校验码快速收敛译码算法研究

介绍低密度奇偶校验码(LDPC码)的构造方法和置信传播译码算法,引入基于校验节点的一种快速收敛译码算法——串行译码算法。从树的深度方面分析串行译码算法的消息收敛特性,证明该算法与置信传播译码算法相比具有较好的收敛特性,且降低了译码复杂度。在加性高斯白噪声(AWGN)环境下,采用BPSK调制方式分别对串行译码算法和置信传播算法进行了计算机仿真。结果表明,串行译码算法的译码性能具有明显的改善。该算法使硬件实现变得更容易,资源占有量会降低,这就为LDPC码的工程实现提供了一种可行的方案。     

深空通信中的一种级联编码调制及其迭代接收

在深空通信中,由于通信距离大幅增加,通信信号的自由空间传播损耗很大,提高系统的功率利用效率是深空通信系统设计需要考虑的重要问题之一。提出了基于LDPC码和FQPSK调制的级联编码调制体制,首先提出该编码调制体制的系统模型,通过修改相应的算法给出适合FQPSK的迭代解调解码算法,通过计算机仿真分析了该体制的误码率性能。研究结果表明：该体制利用FQPSK的恒包络特性克服信道非线性问题并使功放工作在饱和区,利用LDPC码实现低信噪比通信,同时在接收端通过迭代解调解码获得增益,从而能够缓解深空通信中由于传输距离过远而带来的极低信噪比通信问题。     

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。     

“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.     

深空通信中LDPC码的一种译码算法

LDPC码由于具有逼近仙农极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度,在深空通信中具有重要的应用前景。文章在简要介绍CCSDS（空间通信系统咨询委员会）中LDPC码编码规范的基础之上,采用多维EXIT图对其译码门限和收敛速度进行了研究,最后重点研究了译码算法,通过改进归一化最小和算法提出了一种自适应归一化最小和算法,该算法保留了归一化最小和算法的所有优点,改善了不同信噪比条件下的译码性能,并解决了归一化因子的选择难题,适合在资源受限的深空通信中应用。
     

基于卫星ATM传输系统的LDPC码构造方法研究

在卫星ATM传输系统中,由于信道的高误码率,要求对ATM信元进行有效的误码保护。LDPC码是一种性能优越的纠错码。文章针对卫星ATM传输系统构造了一种新型的非规则LDPC纠错码,并对规则和非规则LDPC码进行仿真对比。仿真结果表明,对小于6个ATM信元进行纠错保护时,非规则LDPC码和规则LDPC码具有相似的性能;当被保护信元数超过6个时,非规则LDPC码具有更优越的性能。     

DVB-S2标准中联合LDPC译码的16-APSK星座迭代软判决算法研究

对DVB-S2标准中的16-APSK（幅度相移键控）星座软判决算法展开研究,在比特LLR（对数似然比）软判决算法的基础上提出了一种基于联合LDPC（低密度奇偶校验码）译码的星座迭代软判决改进算法。经仿真分析发现,该改进算法在具有与原算法相近的误码性能的同时至少降低了一半的计算量,具有较强的实用价值。     

基于快速编译码的LDPC-CPM系统设计

低密度校验(LPDC)码是目前公认的性能最好的信道编码之一,而连续相位调制(CPM)是一种具有高频谱效率和高功率效率的调制方式,根据级联码理论将二者进行合理的级联设计将更好地发挥出他们的优点.在对LDPC和CPM进行详细分析的基础上,设计了一种CPM调制的快速编译码方法,并基于该方法设计了LDPC - CPM串行级联系...     

深空通信中Ka频段自适应纠删编码研究

未来深空通信将采用Ka频段进行深空探测任务,但余量有限的Ka频段链路受地面站区域天气的影响较大,容易产生中断。将Ka频段链路的噪声温度建模为两状态马尔科夫链的Gilbert Elliot信道,结合异步CFDP传输模式,设计了低误差的天气状态预测模型,同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响,提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术,通过预测模型实现自适应码率调整以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。仿真表明算法可实现对数据分组的纠删保护,提高接收端的译码性能,增大系统吞吐量,提高文件传输效率。