LT码在深空通信中的应用研究

深空通信具有时延长、误码率大、链路易中断等特点,链路中断将导致数据不可恢复的丢失。针对深空通信误码率大、数据易丢失等特点,对LT(Luby Transform)码与LDPC/TPC码的级联进行了研究,描述了喷泉码的原理和主要实现方法,给出了LT码与LDPC/TPC码的级联方法及Matlab仿真分析结果,实现了LT码与LDPC/TPC码的级联编解码,并通过设计闪断试验测试了级联码的性能,给出了分析结果,以期为深空通信数据的获得提供更为可靠的解决方案。     

一种适用于极低信噪比环境的迭代同步方案

卫星通信、深空通信等应用要求接收机在很低信噪比下工作。近年来研究热点基于码辅助同步算法能够利用编码间依赖关系提高参数估计性能,以实现正确解调。本文以码辅助同步算法为基础,综合分析同步各环节参数估计需求,设计较短帧头的帧格式,提出了一种完整的迭代接收机结构。同时精心选择预估计算法,将定时偏差、载波频偏压缩到很窄范围。最后对码辅助算法迭代复杂度高的问题进行了优化。仿真表明,在极低信噪比下,该结构同步性能良好,复杂度低,传输效率高。     

极低码率Turbo码及其应用研究

针对极低信噪比条件下的传输,研究了极低码率Turbo码的编译码器结构,仿真分析了其性能。提出了极低码率Turbo码在高带宽容量、复杂信道环境,例如：短波通信、流星余迹通信等系统中的使用方法。比较了极低码率Turbo码与高码率Turbo码加扩频的性能。研究表明,极低码率Turbo码较传统高码率Turbo码有更好的性能,能将自适应调制编码技术向低信噪比环境扩展。     

极低误码率下Turbo码的性能估计

Turbo码在中低信噪比下具有接近信道容量极限的优异性能,但在误码率极低、信噪比较高下性能曲线下降平缓,并且难以进行大计算量的仿真。使用输入信息序列片段长度递增筛选法,逐步筛选出所有产生自由距码字的信息帧,从而得出Turbo码完整的自由距特性,并用来估计极低误码率下的性能,该方法有效地减小了完整枚举法的计算量,且保证了精确性。     

一种基于低码率LDPC码的编码与导频联合辅助载波同步算法

针对深空通信系统中编码和导频辅助载波同步算法分别存在同步范围与精度受限的问题,该文提出一种基于编码与导频联合辅助的载波同步算法。首先按照最优导频放置方式设计了一种基于相关函数和的粗同步算法,其频率估计量的精度接近CRB界;然后分析了导频结构对算法估计精度与范围的影响机理;接着通过加入导频及频率积分器的方式对基于期望最大的细同步算法进行了改进;最后用码率为1/12的低码率LDPC-Hadamard码对算法进行了仿真验证。结果表明新算法可以大幅提高同步参数的估计范围与精度,在一定的导频长度下能达到理想同步。     

LT码和q-LDPC码级联方案在深空通信中的应用

该文针对深空通信对长纠删码的需求,提出了LT (Luby Transform)码和q-LDPC码的级联方案。在综合考虑性能和复杂度的情况下,选取8-LDPC码和8PSK的级联作为等效的删除信道,长度选择灵活、编译码简单的LT码实现纠删功能。文中设计了两种短8-LDPC码,并对整个级联系统的纠错性能进行了仿真。仿真结果表明8-LDPC码的性能优于信源信息速率和码率相同的二进制LDPC码,级联系统在等效包删除概率不超过0.1时,系统误比特率以概率1趋于0。     

基于级联交织码的水下LED光通信误码性能分析

为了提升系统误比特率,减小基线漂移以及海水信道的吸收散射等特性对光信号产生的影响,采用了基于水下发光二极管(LED)光通信系统的低密度奇偶校验码(LDPC)-里所(RS)级联交织码方案,在模拟水下LED光通信实验系统的情况下,分析码字方案中RS码、LDPC码以及交织参量对系统误比特率性能的影响,得到了级联交织码方案的优化参量,并进行了实验模拟验证。结果表明,优化后的级联交织码系统与未编码系统、RS码系统、LDPC码系统相比分别可获得3.8dB,2dB,1.2dB的增益,可有效提高系统的误比特率性能。该研究为提高水下无线光通信系统的可靠性提供了参考。     

走向深空--测控通信的发展方向

介绍了深空测控通信的基本技术问题,分析了深空测控通信的特点,对其前沿技术进行了探讨,包括极微弱信号的接收技术、超低噪声接收技术、巨型波导波束天线及其组阵技术、极低码速率数传、极窄带锁相接收、极限纠错编码、深空定轨、深空应答机、站间联结干涉仪、超高稳定原子钟、工作频段向Ka和光通信频段发展等。     

级联LDPC码与空时分组码

研究了空时分组码与LDPC码相级联的性能。为了减少译码延时,把校验阵变换为下三角校验阵进行编码, 由于校验阵和生成阵满足一定的关系,因此可以在接收码字的同时,对子码进行译码。以便接收完整个码字时,再利用子码 的信息对整个码字进行迭代译码。     

基于深空通信的级联码译码器实现

利用现场可编程门阵列（FPGA,Field Programmable Gate Array）实现了一种基于深空通信的级联码结构。该级联码包括内码和外码,内码是基于全并行的软判决Viterbi译码器结构,用来纠正随机错误,结合帧同步技术完成解交织,然后进行外码里德-所罗门码（RS codes,Reed-solomon codes）译码,纠正突发错误,实现级联码译码。通过实际硬件测试,在满足系统误码率要求的前提下,使用该级联码译码器能够降低发射功率或减少天线尺寸,对降低系统成本及提高系统性能具有非常重要的作用。     

Generalized Low-Density Parity-Check Codes Based on Hadamard Constraints

In this paper, we consider the design and analysis of generalized low-density parity-check (GLDPC) codes in AWGN channels. The GLDPC codes are specified by a bipartite Tanner graph, as with standard LDPC codes, but with the single parity-check constraints replaced by general coding constraints. In particular, we consider imposing Hadamard code constraints at the check nodes for a low-rate approach, termed LDPC-Hadamard codes. We introduce a low-complexity message-passing based iterative soft-input soft-output (SISO) decoding algorithm, which employs the a posteriori probability (APP) fast Hadamard transform (FHT) for decoding the Hadamard check codes at each decoding iteration. The achievable capacity with the GLDPC codes is then discussed. A modified LDPC-Hadamard code graph is also proposed. We then optimize the LDPC-Hadamard code ensemble using a low-complexity optimization method based on approximating the density evolution by a one-dimensional dynamic system represented by an extrinsic mutual information transfer (EXIT) chart. Simulation results show that the optimized LDPC-Hadamard codes offer better performance in the low-rate region than low-rate turbo-Hadamard codes, but also enjoy a fast convergence rate. A rate-0.003 LDPC-Hadamard code with large block length can achieve a bit-error-rate (BER) performance of 10^-5 at -1.44 dB, which is only 0.15 dB away from the ultimate Shannon limit (-1.592 dB) and 0.24 dB better than the best performing low-rate turbo-Hadamard codes     

5G LDPC码译码器实现

该文介绍了5G标准中LDPC码的特点,比较分析了各种译码算法的性能,提出了译码器实现的总体架构：将译码器分为高速译码器和低信噪比译码器。高速译码器适用于码率高、吞吐率要求高的情形,为译码器的主体;低信噪比译码器主要针对低码率、低信噪比下的高性能译码,处理一些极限情形下的通信,对吞吐率要求不高。分别对高速译码器和低信噪比译码器进行了设计实践,给出了FPGA综合结果和吞吐率分析结果。     

5G LDPC码译码器实现

该文介绍了5G标准中LDPC码的特点,比较分析了各种译码算法的性能,提出了译码器实现的总体架构:将译码器分为高速译码器和低信噪比译码器.高速译码器适用于码率高、吞吐率要求高的情形,为译码器的主体;低信噪比译码器主要针对低码率、低信噪比下的高性能译码,处理一些极限情形下的通信,对吞吐率要求不高.分别对高速译码器和低信噪比...     

一种基于PPM的LDPC编译码方案

该文基于LDPC码和PPM调制方式构造了一种适用于UWB无线通信系统的低码率的编译码方案LDPC-PPM。本方案在保证系统性能的前提下,通过改变编码比特到调制符号的映射方式,不但避免了一般编码调制系统中译码和解调之间的迭代运算,而且可以应用快速Hadamard变换(FHT)和基于FHT的后验概率译码(APP-FHT)来进一步降低接收端的译码复杂度。可以证明,该方案等价于BPSK调制下的低码率的LDPC-Hadamard码。仿真结果表明,在信息比特长度是65536,该方案可以在-1.18dB处达到误比特率为 的性能,仅比采用BPSK调制的Turbo-Hadamard码差0.02dB。     

On the performance of hybrid FEC/ARQ systems using rate compatiblepunctured turbo (RCPT) codes

This paper introduces a hybrid forward-error correction/automatic repeat-request (ARQ) system that employs rate compatible punctured turbo (RCPT) codes to achieve enhanced throughput performance over a nonstationary Gaussian channel. The proposed RCPT-ARQ system combines the performance of turbo codes with the frugal use of incremental redundancy inherent in the rate compatible punctured convolutional codes of Hagenauer (1988). Moreover, this paper introduces the notion of puncturing the systematic code symbols of a turbo code to maximize throughput at signal-to-noise ratios (SNRs) of interest. The resulting system provides both an efficient family of achievable code rates at middle to high SNR and powerful low-rate error correction capability at low SNR     

流星余迹极低信噪比信号同步和补偿技术

在对超短波流星余迹极低信噪比模式的信道特性分析的基础上,针对采用M进制正交扩频序列的流星余迹通信系统的极低速通信模式,利用迭代信号处理原理,提出了频域迭代载波同步估计和信号补偿技术.接收机通过对存在频率偏移的长扩频序列进行相关的频率补偿,可以提高频域相关峰值,从而可以显著提高接收性能.理论研究和计算机仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于多元LDPC码的迭代符号定时恢复

针对极低/低信噪比深空通信中传统符号定时恢复难的问题,本文提出了一种联合符号定时恢复与多元LDPC迭代译码的方案。该方案将Mueller& Muller符号定时恢复算法与迭代译码方法相结合,对符号周期内的动态时延进行校正。根据译码反馈信息的不同,迭代译码方法可分为基于译码硬信息和译码软信息两种迭代方法。仿真结果表明,在高阶调制、低信噪比和动态时延下,基于两种迭代方法的符号定时恢复算法均取得了接近于理想情况的性能,且收敛速度快,适合于工程实现。其中,由于基于译码软信息迭代的符号定时恢复算法保留了更完整的概率信息,因而性能更优。      

基于双模turbo码的自由空间光通信系统特性分析

在自由空间光通信(FSO)系统中,大气信道的信噪比(SNR)特性对系统的通信性能影响很大,提出了双模turbo码的编码方案.从研究大气对自由空间光通信系统的影响出发,在分析了大气信道特性后建立了大气信道信噪比和能见度的关系,详细阐述了双模turbo码的编码、译码原理.应用建立的大气信道的信噪比关系,仿真分析了大气信道的信噪比和大气能见度的关系和两种编码条件下自由空间光通信系统的误码率(BER).结果表明,对于一个实用的无线光通信系统,在要求系统的误码率低于10-5时,基于双模turbo码的系统所要求的信道信噪比比基于普通turbo码的系统的要求低1 dB.因此在相同的信噪比条件下,相对于普通turbo码,双模turbo码能有效降低系统的误码率.     

Turbo码的性能分析及其应用

纠错编码技术作为改善数字通信可靠性的一种有效手段,在数字通信的各个领域中获得极为广泛的应用,其主要分为卷积码、分组码。Turbo码是并行级联递归系统卷积码。他在接近Shannon限的低信噪比下能获得较低的误码率。因为其优越的性能,现在已经被许多通信系统所采用。就近年来的研究热点纠错编码Turbo码进行分析,旨在阐明Turbo码的基本原理和各参数对Turbo码纠错性能的影响以及在无线通信系统中的应用。