適用于深空通信的編碼調(diào)制算法和實現(xiàn)研究.pdf

1、深空探測是人類探索了解外太空的主要手段，是人類主要航天活動之一。深空通信系統(tǒng)作為人類上行控制航天器、下行獲取天體資料的唯一途徑，是深空探測中的最主要組成部分之一。深空通信過程中，由于其超遠傳輸距離、超復(fù)雜傳輸環(huán)境以及自身設(shè)備及能源嚴格受限的特性，對通信系統(tǒng)各部分功能尤其對信道糾錯編碼、調(diào)制等關(guān)鍵技術(shù)提出有別于常規(guī)通信的要求。為滿足未來深空通信系統(tǒng)的發(fā)展需要，本文討論了滿足深空環(huán)境技術(shù)的低發(fā)送功率、高數(shù)據(jù)率、高增益、低實現(xiàn)復(fù)雜度等一系列要

2、求的一類編碼調(diào)制方式——LDPC編譯碼技術(shù)和FQPSK調(diào)制解調(diào)機制，分析各自的算法性能，并對其進行了可實現(xiàn)性論證，最后嘗試進行了電路實現(xiàn)驗證。
　　本文首先對通信系統(tǒng)中幾種信道編碼作原理介紹，著重介紹LDPC碼和一種半隨機結(jié)構(gòu)LDPC碼的構(gòu)造過程。之后針對最新提出的LDPC碼序列譯碼算法作詳細闡述，對其中的概率計算思想、內(nèi)外存儲器、節(jié)點結(jié)構(gòu)、異步流水線等作詳細分析，重現(xiàn)LDPC序列譯碼器結(jié)構(gòu)，驗證其譯碼性能。驗證結(jié)果表明，序列譯碼

3、器以較之傳統(tǒng)LDPC譯碼器近0.25dB的性能損失作為代價，獲得明顯的實現(xiàn)增益，從而為其在深空通信中的實用性提供了有力佐證。
　　之后介紹FQPSK調(diào)制和解調(diào)機制。針對調(diào)制原理，分析了從QPSK開始的演變過程，主要改進之處在于：映射前引入網(wǎng)格編碼操作；定義16種基帶波形作為映射輸出。針對解調(diào)算法，主要分析了其中的一種——MAP解調(diào)算法，該解調(diào)算法引入了信道譯碼算法中的軟信息處理和迭代運算兩個思想。隨后對FQPSK調(diào)制解調(diào)過程進行了

4、FPGA級驗證，驗證平臺為XILINX公司的Virtex-4芯片，開發(fā)軟件為XILINX公司的ISE，描述語言為Verilog HDL。驗證過程結(jié)合仿真性能得出：FQPSK調(diào)制算法和對應(yīng)的MAP解調(diào)機制在滿足電路承載條件下，以極高性能完成信息承載和恢復(fù)，證明這種包絡(luò)特性極好、頻譜效率極高的調(diào)制機制在深空環(huán)境中具有很好的實用性。除此之外，MAP解調(diào)可以在接受端和LDPC碼的譯碼過程通過軟信息有效銜接，從而使整個接收機性能實現(xiàn)更大幅提升。論