深空通信中RC-LDPC碼構(gòu)造及誤碼平底分析.pdf

1、深空探測(cè)由于其通信距離遠(yuǎn)、接收端信噪比極低、且傳輸時(shí)延大等特點(diǎn)，需要高性能的信道編碼技術(shù)為其提供可靠通信。低密度奇偶校驗(yàn)(Low Density Parity Cheek,LDPC)碼具有性能高、復(fù)雜度適中，可并行編譯碼等優(yōu)勢(shì)，在深空通信領(lǐng)域受到高度重視。LDPC碼的性能接近香農(nóng)限，但香農(nóng)編碼只給出了理論結(jié)構(gòu)，而未提出具體構(gòu)造方法，故性能優(yōu)異的低復(fù)雜度結(jié)構(gòu)化LDPC編碼，仍是目前有待解決的難點(diǎn)。誤碼平底(error floor)是目前L

2、DPC碼理論及應(yīng)用中的重要問題，表現(xiàn)為誤碼率曲線斜率在中高段信噪比區(qū)間的突然降低。深空通信要求達(dá)到極低的誤碼率，因此如何有效地消除誤碼平底對(duì)于深空通信有著十分重要的意義。在深空通信信道中，需要使用多組不同碼率的編譯碼器以適應(yīng)信道的不同狀態(tài)，速率兼容低密度校驗(yàn)(Rate Compatible LDPC,RC-LDPC)碼是一種有效的實(shí)現(xiàn)方式，構(gòu)造高性能率兼容LDPC碼一直是深空通信系統(tǒng)中的重要問題。本文在系統(tǒng)闡述LDPC碼編譯碼原理、構(gòu)造

3、方法等基礎(chǔ)上，針對(duì)誤碼平底及RC-LDPC碼構(gòu)造等問題，研究了以下內(nèi)容：
　　(1)LDPC碼構(gòu)造算法研究：首先，介紹基礎(chǔ)LDPC碼構(gòu)造算法，提出了一種聯(lián)合PEG-ACE的LDPC碼構(gòu)造算法。通過PEG算法構(gòu)造基矩陣，再結(jié)合改進(jìn)的ACE算法搜索循環(huán)移位偏移量，對(duì)基矩陣進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)擴(kuò)展。仿真表明該算法相對(duì)傳統(tǒng)PEG算法性能有所提升。其次，針對(duì)原模圖LDPC碼，提出了一種基于分組替換的原模圖LDPC碼優(yōu)化構(gòu)造算法。用高性能線性分組碼替換

4、原模圖LDPC碼的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)，保持了原模圖LDPC碼優(yōu)異的性能，對(duì)環(huán)路的連通性進(jìn)行了約束，降低其誤碼平底。仿真表明該算法構(gòu)造的LDPC碼有較好的誤碼性能。
　　(2)LDPC碼誤碼平底分析：首先，在分析了誤碼平底產(chǎn)生原因?yàn)橄葳寮幕A(chǔ)上，提出了一種基于圖替換的LDPC碼陷阱集消除算法。通過搜索可破壞陷阱集的邊，交換這些邊消除已有陷阱集。且在搜索交換的同時(shí)，依靠判斷邊和凍結(jié)邊方式，避免產(chǎn)生新的陷阱集。仿真表明算法可消除部分陷阱集，降低

5、LDPC碼誤碼平底。其次，在分析循環(huán)位移矩陣和圖的抬升理論的基礎(chǔ)上，提出了一種基于環(huán)抬升陷阱集消除算法。通過消除Tanner圖中短環(huán)所構(gòu)成的陷阱集，消除臨界值較小的陷阱集。隨著抬升階數(shù)增加，可消除臨界值更高的陷阱集。仿真驗(yàn)證了大部分主導(dǎo)陷阱集都被消除，從而有效地降低LDPC碼的誤碼平底。
　　(3)深空通信系統(tǒng)中RC-LDPC碼的應(yīng)用研究：結(jié)合深空通信的特點(diǎn)，在打孔算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于有序打孔的RC-LDPC碼構(gòu)造算法，實(shí)