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。     

BCM码的软输出迭代译码

ＢＣＭ码是由Ｉｍａｉ与Ｈｉｒａｋａｗａ首次提出的＾「１」，能够在不扩展带宽的前提下获得很大的编码增益，ＢＣＭ码的译码有多种方法，其中多级译码较好地实现了性能与复杂度的折衷。本文在多级译码的基础上，利用＾「２」中给出的三种方法来改善ＢＣＭ码的译码性能。不同的是此处用于软输出译码中的可靠信息不是通过ＭＡＰ算法而是由软输出Ｖｉｔｅｒｂｉ译码算法（ＳＯＶＡ）得到的，从而使得译码复杂度大大降低，文中对成分码选用重复码、汉明码时的ＢＣＭ码在加性白高斯噪声信道（ＡＷＧＮ）中的性能进行了仿真，结果表明，采用这种方法对ＢＣＭ进行译码时可在误码率为１０＾－５时获得１．７ｄＢ的编码增益，而复杂度仅在原硬输出译码的基础上增加了５０％，是ＭＡＰ算法的２５％。     

星载低复杂度Turbo译码器的实现技术研究

针对航天测控通信系统中微弱信号处理的实际应用需求,研究了Turbo译码算法在星载平台上的低复杂度实现技术。基于折线近似的Log_MAP算法,提出了一种新的基于FPGA的译码器实现方案,一方面简化了迭代译码过程中分支度量的计算存储方法,有效减少了存储容量及算法复杂度;另一方面采用半并行化及流水的数据处理方式,提高了译码处理速度。利用CCSDS标准建议的交织器和生成矩阵进行了仿真和实测,结果表明相较于其它结构,采用本文设计方案实现的Turbo译码器在Slice资源没有增加的条件下存储复杂度降低了29.6%,且在输出误码率<10 -6 时编码增益达到了9.9dB,保持了良好的译码性能。本文译码器已成功应用于某航天型号工程。     

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。     

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。
     

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。     

一种新的Turbo译码算法及其仿真实现

通过对Turbo码的原有译码算法的研究和仿真,发现原译码算法延时较大、译码速率较低,为了改善译码性能,提高译码速率、减小译码延时,文章提出了一种新的译码算法,并进行了性能仿真和工程实现,证明这种译码算法具有良好的性能和实用价值,与原有译码算法比较,在性能上也有优越性。     

一种基于反向探测的低轨星座路由算法

针对低轨卫星星座通信系统动态拓扑结构的特点,提出了一种基于反向探测的路由算法（Reverse Detection Based Routing,RDBR）,采用分布式实现且具有极低的运算复杂度,适合于星上实时计算,对于提高星座网络的自主运行能力具有重要意义。与快照序列（Sequent Snap Shots,SSS）算法的对比分析和仿真表明,RDBR算法以有限的信令开销取得的路由性能优于60s快照序列算法。
     

基于改进SSD算法的航拍目标检测算法研究

研究基于深度学习技术的无人机航拍图像目标检测算法，首先介绍目标检测算法SSD（Single Shot MultiBox Detector），并对其特征提取网络进行改进，采用稠密特征提取网络替换原网络的主干特征提取网络，提高算法的特征提取能力，从而提升了算法的检测精度。针对网络实时性问题，在算法中引入分组卷积，极大地减少了网络参数量，提升了网络推理速度。为解决训练中出现的正负样本不均衡问题，利用焦点损失（Focal Loss）改进了原算法的损失函数，进一步提升了网络的收敛速度和精度。最后，通过仿真验证了改进算法在目标检测精度上的优越性。     

一种等效快速非正交联合对角化算法

针对空间源信号参数估计实时性的需求,提出一种等效快速非正交联合对角化（EFJD）算法。该算法具有计算复杂度低和收敛速度快的特点,可有效提高空间源信号参数估计的实时性。该算法从两个方面减少运算量,从而加快联合对角化的收敛速度。一方面根据欲联合对角化的目标矩阵组中矩阵的个数通常大于矩阵秩的实际情形,对目标矩阵组进行预处理,将其中的矩阵个数降为矩阵的秩,减少了每次迭代的运算量;另一方面对初始值进行优化,减少了迭代次数。数学推导证明,当目标矩阵组中矩阵的个数相对于矩阵秩取较大值时,EFJD算法就可降低运算量,而且运算量随二者差值的增加显著降低。仿真结果不但验证了这一结论,还表明其联合对角化精度较快速Frobenius范数对角化（FFDiag）算法有所提高。     

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。     

一种节省存储资源的Turbo码译码算法

针对Turbo码译码过程需要占用大量存储资源的问题，在Max—Log-MAP算法的基础上介绍了一种节省存储资源的译码方法^[1]。通过逆运算在反向递推计算后向路径度量的过程中同时计算部分前向路径度量，节省了近50％前向路径度量的存储资源；通过使用一种性能良好的线性运算代替查表法求得Jacobian（雅可比）对数函数，避免了查找表资源的使用。在避免路径度量溢出进行的归一化操作中，采用了一种有效的方案，进一步节省了计算资源。实验表明，文章方法在有效节省存储资源的同时保证了良好的译码性能。     

多GNSS掩星大气探测卫星星座设计

为减少无线电掩星(RO)大气探测星座的卫星数量并增加探测数据量,将北斗（BD）和GPS、Galileo、GLONASS共同作为探测信源,提出一种多全球导航卫星系统（GNSS）掩星大气探测星座概念和优化设计方法。融合先验大气模型和二维射线追踪算法,建立兼容多GNSS信源的掩星事件前向模拟算法,实现掩星事件快速精确仿真;给出多GNSS掩星大气探测星座参数对探测性能的影响特性,降低了星座模型的复杂度;并利用改进的蚁群算法实现星座参数寻优。设计结果与COSMICII星座相比,卫星数量减少2颗,探测数据量增加了40%,探测均匀性提高了67%。     

一种改进的正交投影自适应波束形成算法

为减少雷达正交投影自适应波束形成算法中采样协方差矩阵特征分解的运算量，提出了一种改进的正交投影自适应波束形成算法。改进算法利用总体最小二乘法得到噪声子空间。推导了算法的公式，并给出了计算步骤。该算法的计算量小于正交投影算法而性能相当。理论分析和计算机仿真结果表明此算法有效。     

一种用于符号同步MF—TDMA系统的定时偏差估计算法

文章给出了一种用于符号同步MF—TDMA系统的定时偏差估计算法。该算法利用一种特殊的辅助序列成型后所表现出来的正弦特性,从中提取出精确的定时偏差,算法工作在每符号1个采样点下。理论和仿真结果表明,该算法实现简单,估计精度高,在相同条件下,其性能优于常用的数字平方滤波法,并且该算法对载波相位偏差不敏感,对载波频偏的敏感度比较低。     

一种改进的天基测向初定轨初值和模型求解方法

为改进Laplace法在天基测向初定轨中出现的迭代不收敛和平凡解,对原简单迭代求解法作改进,以优化算法中的变尺度法为解算算法,给出了考虑J2摄动并易于避免平凡解的初值求解方法.仿真结果表明:改进方法有效,不仅可成功解算原迭代方法失败的问题,而且能减少初定轨的整体计算量.     

一种新的基于DSP应用的改进SPECK算法

在基于小波变换的图像压缩编码算法中，Pearlman的利用子带内小波系数的聚类特性的Set Partition Embedded block(SPECK)算法与SPIHT算法相比，具有更低复杂度、更快的编解码速度和相近的性能。文中提出了一种基于DSP平台的SPECK编码器在实时环境下的应用方案。通过使用提升结构的整数小波变换并基于DSP平台上对变换流程进行优化，以提高小波变换的速度。引进误差比特数(Number of Error Bits)概念，并定义绝对零系数(Absolute Zero-Coefficient)对原有的SPECK算法进行改进，在不影响压缩性能的情况下，显著地减少了原算法对内存的需求，并提高了执行速度。实验结果证明，改进后的算法适应了大多数的实时系统的要求，是一个具有实用价值的DSP解决方案。     

基于倾斜相位和脉冲截断的Multi-h CPM早迟环定时同步简化算法

多调制指数连续相位调制Multi-h CPM信号具有频谱效率高且兼顾功率效率的特点,在航天遥测领域具有广阔的应用前景。提出一种基于倾斜相位和脉冲截断降复杂度算法的Multi-h CPM早迟环定时同步方案,并与目前主流的基于PAM分解的定时方法进行分析比较和仿真验证。结果表明,所提算法的复杂度相对较低,且其定时估计的归一化方差性能优于同等复杂度下的PAM分解算法。     

一种多速率OFDM测控系统的测距方法

在多速率OFDM测控系统中,提出一种基于FIR实现结构、联合时域与频域定时估计的高精度测距方法。首先,在时域对接收信号自相关,利用FIR滤波器计算定时度量并获得采样定时估计;在频域对包含残留定时偏差的信号消调制,通过FIR滤波进一步提高估计精度。然后,联合时域与频域定时估计进行精确测距计算。最后,给出该测距方法的理论性能表达式和克拉美罗限。方法利用基于FIR结构的相关计算方法进行测距,实现复杂度较低,其中L_0参数可根据性能指标取值。分析结果表明,方法的性能可以达到理论性能限,在高信噪比下的测距精度可达厘米级。