深空通信中大围长结构化ldpc码构造方法研究

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1、分类号TN911.22密级公开UDC654.9学位论文编号D-10617-308-(2016)-01050重庆邮电大学硕士学位论文中文题目深空通信中大围长结构化LDPC码构造方法研究英文题目ResearchonConstructionofStructurizedLDPCCodeswithBigGirthinDeepSpaceCommunication学号S130101054姓名韩建新学位类别工学硕士学科专业信息与通信工程指导教师赵辉教授完成日期2016年6月8日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要进入2

2、1世纪以来，随着深空探测活动范围的不断扩展，深空通信面临着更多、更严峻的挑战，需要性能良好的信道编码方案来保证信息的可靠传输。作为一种具有高编码增益的信道编码方案，低密度奇偶校验(Low-DensityParity-Check,LDPC)码具有逼近香农限的优异性能，在深空通信领域得到了广泛关注，具有广阔的应用前景。如何设计出适于深空通信的LDPC码，是一个值得深入研究的课题。本文的主要工作如下：本文首先介绍了深空通信的特点和信道编码的发展历程，在讨论LDPC码基本理论的基础上，对几种比较常用的LDP

3、C码构造方法和编译码算法进行了分析与对比，然后针对影响LDPC码性能的主要因素，并以深空通信为背景，提出了两种大围长结构化LDPC码的构造方法。1.针对深空通信中功率资源受限、信噪比低的特点，提出了一种基于斐波那契数列的大围长QC-LDPC码构造方法。该方法充分利用斐波那契数列的特点，通过确定的数学表达式将指数矩阵与之关联起来，构造简单，易于编码，能够大幅度节省存储空间，有效地解决了深空中资源受限的弊端。所构造的QC-LDPC码围长为8，具有大围长特性，成功地提高了深空信道的链路增益，在低信噪比时依

4、旧具有良好的性能。仿真结果表明，所构造的QC-LDPC码在实现有效编码的同时，在深空加性高斯白噪声信道中展现出良好的纠错能力，可有效应对深空中的复杂环境，为未来深空通信中数据的可靠传输提供了一种可行性选择。2.在保证深空通信中LDPC码纠错性能的基础上，为了有效降低编码复杂度，提出了一种可快速编码的大围长QC-LDPC码构造方法。该方法基于中国剩余定理联合算法，利用双对角结构的快速编码特性，结合独立行列映射序列算法构造出一种新的QC-LDPC码。理论分析及仿真结果表明，所得到的码字不仅满足围长至少为

5、8的特性，而且可以利用校验矩阵直接进行编码，具有线性编码复杂度，更加适合实际的深空应用。关键词：深空通信，LDPC码，围长，误码率，编码复杂度I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractInthe21stcentury,deepspacecommunicationisfacingmoreandmoreseriouschallengeswiththecontinuousextensionofdeepspaceexploration,thusit’snecessarytoadoptchan

6、nelcodingtechnologywithhighgaintoguaranteethereliabilityofinformationtransmission.Asakindofhigh-gainchannelcodingtechnology,low-densityparity-check(LDPC)codeshavebeenwidelyconcernedfortheiroutstandingperformancenearShannonlimitandhavebroadapplicationpr

7、ospectsinthefieldofdeepspacecommunication.Therefore,it’saworthyissuetodesigntheLDPCcodeswhichissuitablefordeepspacecommunication.Themainworksaccomplishedinthisthesisareasfollows:Thisthesisintroducesthecharacteristicofdeepspacecommunicationandthedevelop

8、mentofchannelcodingtechnologyatfirst.Andthen,severalcommonconstructionmethodsandencoding/decodingalgorithmsareanalyzedindetailafterthebasictheoryofLDPCcodesissummaried.Atlast,accordingtothemainfactorsaffectingtheperformanceofLDPCcodesun