深空通信中噴泉編碼技術(shù)以及性能的研究.pdf

1、隨著太空時代的到來，深空探測日益成為人類的重大戰(zhàn)略任務(wù)。要開展空間探測，就要向太空發(fā)射帶各種目的的空間探測器，這樣就要求在探測器間、探測器與地球間構(gòu)建起行之有效的聯(lián)系，即要進行深空通信。深空探測的事實證明深空通信測控網(wǎng)是空間開發(fā)的重要支柱。其基本特征是非常大的傳輸距離，與其它通信方式相比難度更大。
　　本項目中的信道編碼采用噴泉碼中的LT碼作為外碼，LDPC作為內(nèi)碼的串行級聯(lián)碼。噴泉碼的一個顯著特性就是無碼率特性，也就說碼字可以像

2、噴泉一樣不停的產(chǎn)生和發(fā)射，直到接收到能夠恢復(fù)原始數(shù)據(jù)為止。由于深空通信的具有頻帶寬、延遲大、易衰減和上下行鏈路不對稱等特性，噴泉碼的無碼率的特性不需要數(shù)據(jù)的重傳，這樣就可以實現(xiàn)用有效性來換取可靠性，很適合深空通信的信道。深空通信信道的頻帶帶寬較為豐富，允許使用低頻帶利用率的編碼和二進制的調(diào)制方案。深空通信的信道與無記憶的高斯信道非常相似，所以采用BPSK的調(diào)試方式。噴泉碼是一種以刪除信道為背景的稀疏圖編碼，采用級聯(lián)碼后，對于噴泉碼來說，

3、整個內(nèi)碼的編解碼部分就等效成了刪除信道。
　　首先闡述了噴泉碼的基本原理及其分類，著重描述了本項目所采用的LT碼的編解碼原理，并對影響LT碼的性能因素進行了全面細致的分析，研究了生成矩陣中度的分布，通過Matlab仿真選擇合適的分布函數(shù)及其參數(shù)，并設(shè)計了接近最優(yōu)的度(degree)的分布函數(shù)。本文提出了一種全新的方法“相關(guān)列提取法”去除生成矩陣中的小環(huán)，經(jīng)過不同條件下的仿真驗證，提高了編解碼的性能。本文還實現(xiàn)了基于FPGA的LT編