论文摘要
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。本项目中的信道编码采用喷泉码中的LT码作为外码,LDPC作为内码的串行级联码。喷泉码的一个显著特性就是无码率特性,也就说码字可以像喷泉一样不停的产生和发射,直到接收到能够恢复原始数据为止。由于深空通信的具有频带宽、延迟大、易衰减和上下行链路不对称等特性,喷泉码的无码率的特性不需要数据的重传,这样就可以实现用有效性来换取可靠性,很适合深空通信的信道。深空通信信道的频带带宽较为丰富,允许使用低频带利用率的编码和二进制的调制方案。深空通信的信道与无记忆的高斯信道非常相似,所以采用BPSK的调试方式。喷泉码是一种以删除信道为背景的稀疏图编码,采用级联码后,对于喷泉码来说,整个内码的编解码部分就等效成了删除信道。首先阐述了喷泉码的基本原理及其分类,着重描述了本项目所采用的LT码的编解码原理,并对影响LT码的性能因素进行了全面细致的分析,研究了生成矩阵中度的分布,通过Matlab仿真选择合适的分布函数及其参数,并设计了接近最优的度(degree)的分布函数。本文提出了一种全新的方法“相关列提取法”去除生成矩阵中的小环,经过不同条件下的仿真验证,提高了编解码的性能。本文还实现了基于FPGA的LT编码器的基本功能。文章最后分析了喷泉码在数据抗毁性中的应用。