哈工大通信工程本科开题报告

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1、1.课题来源与背景深空探测体现了一个国家的科技发展和综合实力。近些年来，深空探测取得了惊人的成果[1][2]，而且世界各国都在争相推出深空探测计划。2004年1月美国发布“空间探索新构想”(VSE,VisionforSpaceExploration)计划，内容为2020年前重返月球，随后深入太阳系进行探测，最终将人类送往火星或更远的深空；2005年9月美国宇航局(NASA,NationalAeronauticsandSpaceAdministration)公布了2015-2025年深空探测的路线图；2007年9月，载人登月时间由2018年推迟至2021

2、年左右，载人火星探测时间推迟至2030年以后。2005年10月，俄罗斯制定了《俄罗斯2006-2015太空探测计划》。2004年2月，欧洲航天局(ESA,EuropeanSpaceAgency)宣布了“曙光女神”超大规模星际探索计划；2005年4月，ESA公布了“2015-2025年宇宙设想”。而在我国深空探测是我国航天活动继发射人造地球卫星、载人航天之后的第三大领域。2000年11月，我国国务院新闻办公室发布了《中国的航天》白皮书，明确提出未来10年将开展深空探测研究，重点开展月球探测。2004年2月探月工程的启动，标志着我国深空探测的开始。2007

3、年10月，“嫦娥一号”工程取得了圆满成功，迈出了中国深空探测的第一步。2010年10月“嫦娥二号”发射升空，并获得成功。在我国未来中长期科技发展规划中月球探测和载人航天已被列为16个重大专项之一。除此之外，随着我国综合国力的不断增强，逐步开展覆盖整个太阳系的深空探测活动将是我国未来航天领域发展的必然选择。深空通信系统的成败对于探测器任务的完成起着至关重要的作用。根据国际电信联盟(ITU,InternationalTelecommunicationsUnion)在其核心管理文件《无线电规则》中的规定（第1.177款），深空的定义是指与地球的距离大于或等于

4、2×106km的空间。所以深空通信相对于地面通信和卫星通信具有很多难点，比如传输损耗大、断续测控和传输时延大问题等[3]。其中传输损耗大问题最为显著。比如，月球与地面静止轨道卫星相比增加的路径损耗为21dB左右；火星与地面静止轨道卫星相比增加的路径损耗为81dB左右；冥王星与地面静止轨道卫星相比增加的路径损耗为106dB左右。这时，信道纠错编码增益就显得十分重要了。好的信道编码与未编码相比在误码率10-6时可以获得10dB以上的编码增益，在误码率10-8时可以获得15dB以上的编码增益。因此，信道编码技术在深空通信中非常值得关注，并且实际中几乎所有深空

5、通信均采用了信道编码。自从十几年前Turbo码和低密度校验码(LDPC码，LowDensityParity-CheckCodes)被发现和重新发现以来，信道编码的实际性能离香农定理的理论极限越来越近，目前最好的信道编码离香农限只有0.0045dB，从而引起深空探测领域研究者对新型信道编码的兴趣。1.研究目的及意义深空通信领域是我国未来航天科技发展的重要组成部分，而实际中几乎所有深空通信均采用了信道编码。目前最新的两种信道纠错编码方式是Turbo码和LDPC码。而与Turbo码相比，在长码时，设计良好的LDPC码性能优于Turbo码。在二元输入加性白高斯

6、噪声信道下，Chung等人所设计的1/2码率的非规则LDPC码离Shannon容量限只有0.04dB[4]。另外，LDPC码译码速度快，可以实现并行处理，而且有着比Turbo码更大的设计自由度，使得设计者可以更有效地在译码阈值和错误平层或者其它特性上取得折衷。因此，LDPC码更适用于大吞吐量的应用场合，很适合于长时延的深空通信领域。所以，目前越来越多的学者和机构开始深入研究LDPC码的性能。甚至是航空航天权威机构NASA和ESA也开始在他们的任务中使用Turbo码和LDPC码。在这样的趋势下，我国未来的深空探测计划也必将更多地应用到LDPC码，所以LD

7、PC码相关理论的研究是十分必要的。本课题来源于国家自然科学基金项目面向深空探测的通信理论及关键技术中的子课题面向深空探测通信的联合编码调制技术研究。其目的就在于，针对深空信道环境，研究LDPC码不同校验矩阵的构造方式、不同编译码方式的性能，对比其优缺点，选择出最适合深空信道环境的LDPC码构造方式及相应的编译码方式，并对它进行系统的仿真和性能分析。以此为我国2015年左右实现环绕火星计划，甚至更多的深空探测计划做好技术储备。2.国内外在该方向上的研究现状与分析深空通信的信道特征是接收信噪比很低，而可用的信道带宽相对较宽。在这种功率受限信道上进行可靠通信

8、，采用信道编码技术来提高深空通信系统的增益是十分必要的。纠错码技术问世50多年来，已在深空通信