適用于深空通信的編碼調(diào)制算法和實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、深空探測(cè)是人類探索了解外太空的主要手段，是人類主要航天活動(dòng)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(cè)中的最主要組成部分之一。深空通信過(guò)程中，由于其超遠(yuǎn)傳輸距離、超復(fù)雜傳輸環(huán)境以及自身設(shè)備及能源嚴(yán)格受限的特性，對(duì)通信系統(tǒng)各部分功能尤其對(duì)信道糾錯(cuò)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(lái)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(shí)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(jī)制，分析各自的算法性能，并對(duì)其進(jìn)行了可實(shí)現(xiàn)性論證，最后嘗試進(jìn)行了電路實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。
　　本文首先對(duì)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(jī)結(jié)構(gòu)LDPC碼的構(gòu)造過(guò)程。之后針對(duì)最新提出的LDPC碼序列譯碼算法作詳細(xì)闡述，對(duì)其中的概率計(jì)算思想、內(nèi)外存儲(chǔ)器、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、異步流水線等作詳細(xì)分析，重現(xiàn)LDPC序列譯碼器結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證其譯碼性能。驗(yàn)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(jià)，獲得明顯的實(shí)現(xiàn)增益，從而為其在深空通信中的實(shí)用性提供了有力佐證。
　　之后介紹FQPSK調(diào)制和解調(diào)機(jī)制。針對(duì)調(diào)制原理，分析了從QPSK開始的演變過(guò)程，主要改進(jìn)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(duì)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(yùn)算兩個(gè)思想。隨后對(duì)FQPSK調(diào)制解調(diào)過(guò)程進(jìn)行了

4、FPGA級(jí)驗(yàn)證，驗(yàn)證平臺(tái)為XILINX公司的Virtex-4芯片，開發(fā)軟件為XILINX公司的ISE，描述語(yǔ)言為Verilog HDL。驗(yàn)證過(guò)程結(jié)合仿真性能得出：FQPSK調(diào)制算法和對(duì)應(yīng)的MAP解調(diào)機(jī)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(jī)制在深空環(huán)境中具有很好的實(shí)用性。除此之外，MAP解調(diào)可以在接受端和LDPC碼的譯碼過(guò)程通過(guò)軟信息有效銜接，從而使整個(gè)接收機(jī)性能實(shí)現(xiàn)更大幅提升。論