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深空通信中喷泉码编译码性能研究

作　者: 杜超
导　师: 郭庆
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 深空通信喷泉码度分布 MP算法高斯消去法
分类号: TN911.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 253次
引　用: 4次
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内容摘要

深空通信面临着链路衰耗严重、误码率高、传输时延巨大、链路易中断等卫星和地面无线通信所不具备的特殊问题。信道编码作为保证通信系统可靠性的关键技术,对于解决上述问题具有重要意义。传统信道编码主要面向信息比特流进行,对于超出纠错能力的译码错误引起的传输帧错误需要加以其它手段来克服,而这些技术多不适用于深空通信的特殊环境。喷泉码作为新近出现的纠删码方法,具有传统纠删码所不具备的“无率”和“一致”特性;同时具有较低的编译码复杂度,因而成为性能优异且现实可行的纠删码方案。采用喷泉码作为应用层纠删码,与物理层信道编码的有机结合能够克服深空通信误码率高、时延巨大及链路易中断等问题,对深空通信系统的可靠实现具有重要意义。本文从实际应用出发,以喷泉码为重点;首先简要介绍了深空通信信道编码及喷泉码技术的研究现状。在此基础上,详细介绍了3种具体的喷泉码编码方法并简要分析了喷泉码编译码基本原理和编码信息传递方法。随后,本文深入讨论了喷泉码编译码器设计中的若干关键问题,并以LT码和系统Raptor为代表,对具体编译码方法对喷泉码译码失败概率的影响进行了分析。最后,本文通过将物理层编码信道等效为上层编码删除信道,建立起深空通信编码仿真系统,并研究了喷泉码在深空AWGN信道条件下的误帧率性能;结果表明,基于系统Raptor码和Turbo码的深空通信级联编码方案,不仅能够高效恢复丢失分组,而且其无码率特性适合于动态调整编码符号数目,极大地提高了系统灵活性,可以为深空通信提供一种高效、可靠的差错控制机制。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究目的和意义  8-10
  1.2 深空通信信道编码技术简介  10-11
  1.3 喷泉码应用背景及研究现状  11-14
    1.3.1 喷泉码应用背景  11-12
    1.3.2 喷泉码研究现状  12-14
  1.4 本文主要研究内容及结构安排  14-16
第2章喷泉码基本原理  16-30
  2.1 删除信道及纠删码简介  16-18
  2.2 喷泉码概念及编译码原理  18-27
    2.2.1 随机线性喷泉码  20-22
    2.2.2 LT码  22-25
    2.2.3 Raptor码  25-27
  2.3 喷泉码编码信息传递方法  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章喷泉码编译码器设计  30-49
  3.1 喷泉码编码器设计  30-38
    3.1.1 LT码度分布序列设计  30-36
    3.1.2 系统Raptor码编码器设计  36-38
  3.2 喷泉码译码器设计  38-44
    3.2.1 基于MP算法的译码器设计  38-41
    3.2.2 基于高斯消去法的译码器设计  41-44
  3.3 仿真结果及性能分析  44-48
    3.3.1 LT码性能分析  44-46
    3.3.2 系统Raptor码性能分析  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章深空通信喷泉码性能仿真  49-57
  4.1 编码性能仿真系统的建立  49-53
    4.1.1 AWGN信道模型  50
    4.1.2 Turbo码  50-53
    4.1.3 应用层纠删码  53
  4.2 仿真结果及性能分析  53-56
  4.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

深空通信中喷泉码编译码性能研究

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