深空通信中LDPC码应用研究

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深空探测是指对月球和比月球更远的天体和空间进行的探测,对实施深空探测的航天器进行测控通信的系统称为深空测控通信系统。深空通信的基本特点是距离远、时延大、链路易中断、丢包率大、上下行链路带宽不对称、工作频率高和频带资源丰富等。这些特点决定了深空通信是深空探测的一个难点问题。本文根据这些特点,对深空通信中关键技术之一——信道编译码技术进行了初步的研究。  低密度校验(LDPC)码是一种逼近香农限的好码,由于其良好的性能,近线形时间复杂度的编码算法、可并行实现的译码算法以及广阔的应用前景,LDPC码已经成为信道编码领域的研究热点之一。  本文在现有理论的基础上,对LDPC码的基本原理和应用进行研究,取得了一定的成绩,为以后的深入研究打下基础。首先,在线性分组码的基础上介绍了低密度校验码的基本原理,总结了目前LDPC码常用的通用编码方法和几种译码算法,重点分析了目前最为常用的和积译码即置信传播BP(Belief Propagation)算法和BF(bit flipping)比特反转译码算法。详细介绍了线性分组码的统计译码原理,利用统计译码思想并结合LDPC码的并行比特反转和串行比特反转,提出一种新的硬判决访案。  接着介绍了LDPC码在深空通信中的应用前景和重要性。简要比较了LDPC和Turbo码和其他主要编码形式在深空应用中所起到的作用以及它们之间的差异,在CCSDS标准提出的LDPC码,对LDPC码编码复杂度以及译码性能进行了分析和仿真验证;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。
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