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。     

太阳闪烁下的深空信道中LDPC-MPSK系统性能分析

针对深空通信中传输数据量大、接收信号信噪比低的问题,分析太阳闪烁对深空通信信道的影响,将存在太阳闪烁的深空通信信道近似为莱斯信道,进而提出在该通信环境下采用LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案,研究太阳闪烁强度、调制进制数、LDPC码长码率对系统性能的影响。仿真结果表明,LDPC编码与MPSK调制相结合的数据传输通信方案在深空信道下具有良好的性能,可有效地抵御太阳闪烁引起的通信性能下降,当使用码率为1/2、码长为1024的非规则LDPC编码时,在误码率为10–5的条件下,QPSK的传输速率为BPSK两倍,其所需的信噪比仅比BPSK高0.2d B。     

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。     

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。     

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。     

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。
     

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。     

一种载人航天器深空通信系统架构的设想

为保证深空探测载人航天器与地面之间的可靠通信,在分析载波频率、信源压缩技术、编码技术和调制方式的基础上,提出了一种载人航天器深空通信系统架构,综合考虑各种通信业务的需求,采用LDPC编码、SOQPSK调制等先进技术,充分利用深空通信信道宽带宽的特点。相比于现有的深空探测航天器,文章提出的深空通信系统架构可获得更高的增益,能以更高的数据速率进行可靠通信,具有一定的技术前瞻性和较高的工程应用价值,对我国后续载人登月及其他深空飞行任务具有一定的参考意义。     

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。     

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。     

极化码研究综述*

信道编码(纠错编码)是可靠通信的基础。极化码是第一种被理论证明可以达到信道容量的信道编码方法,具有可实用的线性编译码复杂度以及优良的检纠错性能。得益于极化码在复杂度与性能方面的独特优势,极化码在新一代移动通信、卫星通信、深空探测等领域具有广阔的应用前景。近年来,随着极化码被正式应用于第五代移动通信标准,极化码的理论与应用研究取得了日新月异的进展。结合所在团队的研究,针对极化码研究中的几个热点问题,对极化码研究现状进行了综述与总结,并对极化码未来的研究进行了展望。     

一种用于深空通信的系统LT码

针对传统LT（Luby Transform）码用于深空通信时性能不理想的问题,通过重构LT码的二分图设计适用于深空通信环境的系统LT码,提出一种去环编码算法。采用外信息转移图分析系统LT码的收敛阈值,然后通过仿真试验评估系统LT码的性能。仿真结果表明,采用本文提出的编码方案的系统LT码能够明显降低错误平层,提高译码算法的性能。     

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...     

一种改进的基于LDPC码的信源信道联合译码方法

提出一种改进的将LDPC迭代译码和隐马尔可夫估计相融合的迭代译码算法。一方面通过隐马尔可夫信源估计获取信源残留冗余,作为外信息提供给LDPC迭代译码;另一方面,通过LDPC迭代译码获得更精确的信源估计模型参数,加快迭代收敛速度,获得更好的迭代译码性能。其优点是无需知道任何关于信源的先验信息,计算复杂度低,并行操作性强,尤其适用于宽带多媒体传输。     

LDPC码在迭代接收机中的应用

讨论了空时分组编码、正交频分复用(OFDM)系统与低密度奇偶校验码(LDPC码)的迭代译码联合使用的方法.以一个迭代接收机的实例,在Jakes信道模型下对误码性能进行了仿真.结果表明该方法可以有效地提高系统性能.