深空通信中ldpc码译码性能分析

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1、摘要深空通信传输距离遥远，信号能量衰减严重，需要用高增益的信道编译码等技术措施来确保信息可靠传输。低密度奇偶校验(Low．DensityParityCheek，LDPC)码以其卓越的性能，正在深空通信领域得到越来越多的关注。因此，如何对LDPC码译码性能进行有效地分析，并设计出性能优越的LDPC码是本文所要研究的关键问题。本文首先在讨论了LDPC码的基本概念及编码算法基础上，重点对和积译码、最小和译码及其改进等译码算法进行了详细地分析。实验结果表明，改进的最小和译码算法的准确性逼近和积译码算法，复杂度较低，适合工程应用。其

2、次，研究了LDPC码的几种译码性能分析方法。其中，EXIT图法是从互信息的角度分析LDPC码译码性能，较密度进化理论和高斯逼近法具有更好的准确性和鲁棒性，但是EXIT图法存在不能自动搜索译码阈值和度分布对的问题。针对这一问题，本文提出了一种新的译码性能分析方法——APSO．EXIT图法。该方法设计了衡量EXIT曲线匹配程度的全局代价函数，运用APSO算法对度分布对进行快速迭代优化，迭代过程中无需固定CND(CheekNodesDeeoder校验节点译码器)曲线，可以获得ExIT曲线更加匹配的优化度分布对和更高更接近Shan

3、non[眼的译码阈值。最后，将APSO．EXIT图法搜索到的度分布对和译码阈值应用于校验矩阵构造中，得到了性能优良的LDPC码。同时将LDPC．SPC联合编译码方法引入深空通信，设计出两种适合于深空通信的LDPC码编译码方案。仿真结果表明，所提出的APSO—EXIT图法译码性能分析方法有效可行，两个设计方案在信噪比大于0．7dB时，误比特率均低于10～，可以满足深空通信的需求。关键词：深空通信LDPC码和积译码算法APSO—EXIT图法’AbstractDuetolongdistanceandgreatsignalloss

4、ofdeepspacecommunication，itisnecessarytoadopthi曲一gainchannelcodesandothertechniquestoprotecttheinformationtransmissionreliablyandeffectively．LDPC(Low．DensityParityCheck)codeshavebeenreceivedmoreandmoreattentionfortheiroutstandingperformanceindeepspacecommunication

5、．Thisthesisdealswithissuethathowtoanalyzedecodingperformanceeffectively,andtodesignsuperiorperformanceofLDPCcodes．BasedonanalysisofbasicconceptsofLDPCcodesandencodingalgorithms，BP,min-sumandimprovedmin—sumdecodingalgorithmsarediscussedindetail．Experienceshowsthatt

6、heimprovedmin．sumalgorithmisclosertoBPalgorithminaccuracy,andlesscomplexityinpracticalapplication．Then，severaldecodingperformanceanalysisalgorithmsareresearched．EXITchartalgorithmwhichisutilizedtoanalyzeperformancethroughmutualinformation，ismoreaccurateandrobustth

7、anDensityEvolutionTheoryandGaussianapproximationmethods．AnewAPSO—EXITchartalgorithmisproposedsincenoisethresholdanddegreedistributionsCan’tbesearchedbyEXITchartalgorithmautomatically．AnoverallcostfunctionisdesignedtomeasurethematchingdegreeofEXITcurves．Thenthedegr

8、eedistributionsareoptimizediterativelybyAdaptiveParticleSwarmOptimizer(APSO)algorithm，whichdoesn’tneedtofixtheCNDcurve．Therefore，morematcheddegreedistri