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深空通信中纠错码的仿真研究

作　者: 王志英
导　师: 王学东
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 深空通信 RA码 ARA码译码器和乘积算法
分类号: V443.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着太空时代的到来,深空探测日益成为人类的重大战略任务。要开展空间探测,就要向太空发射带各种目的的空间探测器,这样就要求在探测器间、探测器与地球间构建起行之有效的联系,即要进行深空通信。深空探测的事实证明深空通信测控网是空间开发的重要支柱。其基本特征是非常大的传输距离,与其它通信方式相比难度更大。在信道编码方面,从最初的卷积码到现在CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems)建议下的Turbo码已经经历了几十年的时间。然而Turbo码的复杂度大不易于实现,本文以RA(Repeat-Accumulate)码和ARA(Accumulate-Repeat-Accumulate)码作为研究对象。RA码和ARA码既可以看成是Turbo-like码,又可以看成是LDPC-like(Low-Density Parity-Check-like)码,具有简单的编码结构,同时又有Turbo码和LDPC码相似的译码性能。本文首先介绍了RA码和ARA码的基本原理,并在此基础上详细讨论了RA码和ARA码的编译码算法,在译码算法方面采用了基于Tanner图的迭代译码算法。考虑到深空信道近似为AWGN信道,所以本文的RA码和ARA码的仿真是在AWGN信道下完成的。其中介绍了仿真用到的AWGN模型和它的实现方法。在综合编、译码部分及信道模型的基础上,给出了RA码和ARA码的仿真流程。最后,在不同的条件下对RA码和ARA码误码性能进行了仿真和分析。在AWGN信道中,考虑了RA码和ARA码的一些设计参数,如码长、迭代次数、译码算法、码率等对误码性能的影响,以及RA码和ARA码的性能比较。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题背景和意义  9-11
  1.2 深空通信简介  11-12
  1.3 深空信道中编码方法的发展  12-13
  1.4 RA码和ARA码的发展与应用  13-14
  1.5 本论文的主要内容和结构  14-16
第2章 RA码和ARA码的基本原理  16-30
  2.1 RA码和ARA码编码原理  16-20
    2.1.1 RA码的编码原理  16-17
    2.1.2 ARA码的编码结构  17-18
    2.1.3 交织器  18-20
    2.1.4 删余  20
  2.2 RA码和ARA码的译码原理  20-24
    2.2.1 Message-Passing算法集的基本原理  20-21
    2.2.2 Sum-Product算法  21-24
  2.3 RA码和ARA码的译码算法  24-29
    2.3.1 基于Tanner图的迭代译码算法  24-26
    2.3.2 RA码的迭代译码算法  26-28
    2.3.3 ARA码的译码算法  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 RA码和ARA码的编译码器设计  30-44
  3.1 编码器的设计  30-33
    3.1.1 RA码的编码器的设计  30-33
    3.1.2 ARA码的编码器设计  33
  3.2 译码器的设计  33-43
    3.2.1 先验概率的对数似然比  33-36
    3.2.2 对数域Sum-Product译码算法的改进  36-39
    3.2.3 对数域译码算法的实现  39-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章误码性能仿真与分析  44-55
  4.1 信道模型的建立  44-45
  4.2 RA码和ARA码仿真系统的建立  45-46
  4.3 RA码和ARA码误码性能分析  46-54
    4.3.1 迭代次数对码性能的影响  46-48
    4.3.2 不同译码算法对码性能的影响  48-49
    4.3.3 交织对码性能的影响  49-51
    4.3.4 RA码和ARA码的性能比较  51
    4.3.5 码率对码性能的影响  51-52
    4.3.6 码长对误码性能的影响  52-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  60
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  60
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  60-61
致谢  61

深空通信中纠错码的仿真研究

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