面向深空通信的Spinal无速率码研究
发布时间：2017-09-01 20:01
本文关键词：面向深空通信的Spinal无速率码研究
更多相关文章： 深空通信 信道编码 Spinal码 无速率编码 删余编码
【摘要】：深空通信具有距离远、时延长的特点,造成了通信路径能量损耗大,反馈重传效率低。因此为了保证深空通信中信号传输的质量和效率,必须采取一定的技术或方法,提高对信道资源的利用。使用高增益的信道编码技术就是其中方法之一。因此,对性能优良的编码技术的研究一直是深空通信的重点研究方向之一。目前,在深空通信中得到广泛应用的是一些固定码率编码。但是深空信道受环境影响是动态时变的,固定码率编码方式在一定情况下虽然能够取得较好的性能,但是难以适应信道的复杂时变特性。而无速率编码方式可以自适应信道变化状态,充分利用信道资源。Spinal码是2012年新提出的一种能在模拟信道和数字信道中都能取得良好性能表现的无速率编码。在深空通信信道中,与固定码率编码LDPC码和无速率编码Raptor码以及Strider码相比,Spinal码在极宽的信噪比范围内都能获得更好的性能。因此Spinal码非常适用于深空通信信道编码。本文首先对编译码原理进行介绍,并通过与其他编码对比对其性能进行分析。然后为了优化在深空信道中的性能和复杂度表现,从两个方面进行研究:一是对Spinal码编译码机制的研究;二是删余编码方式在Spinal码中的应用研究。Spinal码在译码端构造译码树时,为了降低译码复杂度进行译码树裁剪。为了弥补因译码树裁剪造成的性能损失,对消息尾部的编码段多发送符号数目。研究得知,针对尾部编码段多发送符号数时,以SNR?5dB为例,性能提升约9%,同时复杂度降低了约20%,同时发送的符号数目在5个以内为佳,位数在4位以内。编码端的分段方式对译码性能和复杂度具有重要影响。根据研究可知,Spinal码的性能和复杂度均与编码端消息分段大小有关。当编码端的消息采取多种值组合进行分段时,应采取从大到小的组合方法。采取的数值越接近,性能越接近多种值中最小值在单一分段情况下的性能,同时其复杂度要低于多种值中最大值在单一分段情况下的复杂度。所以可以在编码端采取相近值组合的分段方法,在牺牲较少性能的情况下降低Spinal码的复杂度,并解决了分段取值受限问题。Spinal码的编码特点限定了其编码速率上限,因此采取打孔、删余的方法可以突破速率上限,并能细化速率变化步长。研究结果表明,细化通道粒度能够提升译码性能,但是其复杂度亦随之增大。所以采取4个子通道删余策略最佳,在取得良好性能时,复杂度增加尽量少。
【关键词】：深空通信 信道编码 Spinal码 无速率编码 删余编码
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN927
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 第1章 绪论9-14
- 1.1 课题研究背景与意义9-10
- 1.2 信道编码的国内外研究现状10-11
- 1.2.1 深空通信信道编码技术的研究发展10
- 1.2.2 无速率编码技术的研究10-11
- 1.3 Spinal码的研究与发展11-12
- 1.4 Spinal码在深空信道中的应用12
- 1.5 本文主要内容和结构安排12-14
- 第2章 Spinal码的编译码基本原理14-22
- 2.1 引言14
- 2.2 Spinal码编译码原理14-18
- 2.2.1 Spinal码编码原理14-15
- 2.2.2 Spinal码译码原理15-18
- 2.3 Spinal码性能和复杂度分析18-19
- 2.4 仿真平台和仿真参数说明19-21
- 2.4.1 仿真平台构建和仿真环境19-20
- 2.4.2 译码性能和复杂度的衡量参数20
- 2.4.3 仿真信道和编码参数的设定20-21
- 2.5 本章小结21-22
- 第3章 Spinal码性能对比分析22-32
- 3.1 引言22
- 3.2 Spinal编译码中CRC校验的使用22-24
- 3.2.1 16位CRC22-23
- 3.2.2 CRC校验的应用23-24
- 3.3 Spinal码与LDPC码的性能对比分析24-27
- 3.3.1 LDPC码编译码原理24-25
- 3.3.2 Spinal码与LDPC码的性能对比25-27
- 3.4 Spinal码与Raptor码的性能对比分析27-31
- 3.4.1 Raptor码的编译码原理27-30
- 3.4.2 Spinal码与Raptor码的性能对比分析30-31
- 3.5 本章小结31-32
- 第4章 Spinal码编译码机制的研究32-46
- 4.1 引言32
- 4.2 消息段尾部多发送编码符号数研究32-37
- 4.2.1 最后一位编码段多发送符号的研究32-35
- 4.2.2 多发送符号数的编码段位数研究35-37
- 4.3 Spinal码编码分段形式研究37-45
- 4.3.1 分段长度k取值研究37-39
- 4.3.2 两种k值组合方式的研究39-41
- 4.3.3 两种k值组合分段的研究41-45
- 4.4 本章小结45-46
- 第5章 Spinal码中删余策略研究46-54
- 5.1 引言46
- 5.2 删余方法在Spinal码中应用的原理46-47
- 5.3 Spinal码中删余策略的设计47-53
- 5.3.1 删余策略中模板的使用47-50
- 5.3.2 删余策略中通道粒度的设计50-53
- 5.4 本章小结53-54
- 结论54-56
- 参考文献56-60
- 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果60-62
- 致谢62
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本文编号：774099
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