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文檔簡介
1、深空通信傳輸距離遠(yuǎn),空間節(jié)點(diǎn)間隔跨度大,導(dǎo)致傳輸鏈路損耗大、信號(hào)衰減嚴(yán)重,信道傳輸能力有限。為了保證深空通信系統(tǒng)的傳輸能力,必須采用高增益的信道編碼技術(shù),因而,性能優(yōu)良的信道編譯碼技術(shù)一直是深空通信的重點(diǎn)研究方向之一。目前廣泛應(yīng)用于深空通信的信道編碼是以 Turbo碼和LDPC碼為代表的系列先進(jìn)編碼技術(shù),但這些固定速率碼通常難以適應(yīng)具有復(fù)雜時(shí)變和大損耗特性的深空信道。Spinal碼是2012年新提出的一種在BSC、AWGN上均能實(shí)現(xiàn)近容
2、量限傳輸?shù)臒o速率碼。在地面移動(dòng)通信場(chǎng)景中,Spinal碼相比傳統(tǒng)的高增益固定速率編碼(如LDPC碼)、以及無速率編碼中改進(jìn)的Raptor碼、Strider碼等編碼算法,在極寬的信噪比范圍內(nèi)均能獲得更好的性能。Spinal碼的高增益、低復(fù)雜度、無固定碼率等特點(diǎn)顯示出其應(yīng)用于深空通信的巨大潛力,而深空?qǐng)鼍跋鄬?duì)地面移動(dòng)通信場(chǎng)景的獨(dú)有特性致使 Spinal碼在深空中的應(yīng)用仍有諸多方面需要進(jìn)行深入研究。本文針對(duì) Spinal碼在深空通信系統(tǒng)中的應(yīng)
3、用,深入地研究了適合深空信道的Spinal碼的編譯碼參數(shù)組合、星座映射調(diào)制方式以及不同信道工作模式的選擇等問題。
本文首先簡要地介紹和分析了深空中傳統(tǒng)編譯碼技術(shù)與無速率編碼的研究現(xiàn)狀與特點(diǎn),闡述了Spinal碼的編譯碼原理、通過與傳統(tǒng)的深空信道編碼LDPC碼進(jìn)行性能對(duì)比,分析了Spinal碼應(yīng)用于深空通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上,深入考察了Spinal碼采用不同的編解碼參數(shù)對(duì)時(shí)間復(fù)雜度和性能的影響,并據(jù)此給出了適合深空?qǐng)鼍暗腟p
4、inal碼參數(shù)優(yōu)化建議。然后,結(jié)合深空通信對(duì)頻譜效率的高要求和深空信道的非線性特點(diǎn),研究了與 Spinal碼相匹配的調(diào)制方式,重點(diǎn)對(duì)比研究了Spinal碼采用16-APSK、16-QAM、16-PSK三種調(diào)制的性能,給出了與Spinal碼相匹配的調(diào)制方式建議。最后,由于Spinal碼既可應(yīng)用于模擬信道,也可應(yīng)用于數(shù)字信道,對(duì)比研究了Spinal碼在模擬信道和數(shù)字信道下硬解調(diào)與軟解調(diào)的性能,并給出了工作模式建議。對(duì)于數(shù)字信道工作模式下Sp
5、inal碼對(duì)軟信息的應(yīng)用,本文提出了適用于Spinal碼譯碼時(shí)高效運(yùn)用軟解調(diào)生成的軟信息的具體設(shè)計(jì)步驟。
研究結(jié)果表明,Spinal碼顯示出極大的深空通信應(yīng)用前景:采用256、512 bits的短碼長設(shè)計(jì),配合以16-APSK調(diào)制的Spinal碼,在模擬信道工作模式下,譯碼性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)所采用的復(fù)雜度極高的LDPC碼,在不同的信噪比條件下均能獲得逼近Shannon限的性能,以信噪比為4 dB時(shí)為例,Spinal碼所能達(dá)到的碼率
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