空间通信串行级联卷积码迭代接收机高效算法设计与实现.pdf

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1、空间通信串行级联卷积码迭代接收机高效算法设计与实现郑鹏2015年1月中图分类号：TN919.3UDC分类号：621.39空间通信串行级联卷积码迭代接收机高效算法设计与实现作者姓名郑鹏学院名称信息与电子学院指导教师李祥明教授答辩委员会主席李鸿屺教授申请学位工学硕士学科专业信息与通信工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月DesignandImplementationofEffectiveAlgorithmofIterativeReceiverforSCCCinSpaceCommunicationsCandidateName:PengZh

2、engSchoolorDepartment:InformationandElectronicsFacultyMentor:Prof.XiangmingLiChair,ThesisCommittee:Prof.HongqiLiDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:Info.andCom.EngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015北京理工大学硕士学位论文摘要针对空间通信过程中，信道波动大，信噪比不确定性

3、强等问题，空间数据系统咨询委员会制定了CCSDS131.2-B-1串行级联卷积码编码标准，标准中规定了27种不同码长不同调制方式的码字格式，可以自适应的根据接收端反馈回的信道信息进行信噪比的适配，选择合适的编码调制方式进行数据发送，以此降低传输误码率。串行级联卷积码（SCCC）是一种类似于Turbo码的编码方式，区别于Turbo码的并行级联，SCCC是将两级递归系统卷积码串行级联而来，这种编码方式极低的误码平层使其非常适用于对误码率要求低的情景。文章详细阐述了卷积码及其译码算法的演进历史。介绍了常用的编码器原理、调制解调技术、以及相关的译码算法，主

4、要包括基于MAP译码算法、Log-MAP译码算法、Max-Log-MAP译码算法及其改进算法的软输入软输出（SISO）译码器结构，除此之外，还介绍了软输出维特比译码算法（SOVA），并对上述几种译码算法的译码性能和实现复杂度进行了比较。文章对基于不同译码算法的SISO译码器进行了浮点和定点仿真，分析了不同算法的性能差异和量化导致的性能损失，对定点实现过程中可能出现的问题进行了阐述，并比较了不同实现方法的差异，最后确定了一种性能优异，资源消耗少的的译码方式。最后，选取8种不同的码字类型，实现了可自适应切换编译码方式的编码过程，针对这8种码字格式，对采

5、用线性近似的Log-MAP译码算法的SISO译码器进行了硬件实现，设计提出了一种高达120路的高速并行迭代接收机，文章详细叙述的编译码器各个模块的设计实现细节。关键词：串行级联卷积码；软输入软输出译码；并行编译码I北京理工大学硕士学位论文AbstractBecauseoflargefluctuationsinchannel,stronguncertaintyinSNRandotherissuesinspacecommunicationprocess,ConsultativeCommitteeforSpaceDataSystemshasdevelop

6、edCCSDS131.2-B-1codingstandardwithSCCC.27codewordswithdifferentcodelengthsandmodulationformatsareprovidedinthisstandard,canadaptiveSNRaccordingtothechannelinformationfedbacktothereceiver.Andthenthereceiverselectsankindofappropriatecodingandmodulationschemetosenddatatoreducethe

7、transmissionBER.SCCCissimilartoTurbocodes,butitisserialconcatenationoftwoRSCwhichisdifferentfromparallelconcatenationofTurbo.TheextremelylowerrorfloormakesSCCCisidealforlowBERrequirementscene.Thispaperelaboratestheevolutionandhistoryofconvolutioncodeanditsdecodingalgorithm,int

8、roducestheprincipleofcommonencoder,modulation-demodulationand