[發(fā)明專(zhuān)利]深空通信中基于低密度奇偶校驗(yàn)碼－噴泉碼的編譯方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810066139.0
• 申請(qǐng)日: 2008-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101252606A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李暉;姚文頂;陳立甲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): H04M1/00
• 分類(lèi)號(hào): H04M1/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字通信系統(tǒng)中的編譯碼方法，具體涉及一種在深空通信系統(tǒng)中基于低密度奇偶校驗(yàn)碼-噴泉碼合成級(jí)聯(lián)碼的編譯碼方法。

背景技術(shù)

深空通信信道可以建模為較為理想的信道，其頻帶資源相對(duì)充足，而有限的星上設(shè)備總量、尺寸、長(zhǎng)傳輸距離使得其功率資源嚴(yán)重受限。因此深空通信數(shù)據(jù)傳輸信道可視為功率受限而帶寬豐裕信道，是典型的以有效性換取可靠性的傳輸信道。

作為深空通信的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，信道編譯碼技術(shù)是保證信息傳輸準(zhǔn)確性的必要手段。

深空通信的信道與地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的信道類(lèi)型不同，深空通信信道(自由空間段)是一種很理想的信道：深空通信信道與無(wú)記憶的高斯信道(AWGN：Additive?White?Gaussian?Noise)非常相似，而這種信道正是編碼理論的理想信道模型之一，這使得信道編碼的理論和仿真效果與實(shí)踐相差不大。深空通信信道的頻帶帶寬較為豐富，允許使用低頻帶利用率的編碼和二進(jìn)制的調(diào)制方案。但是深空通信中存在以下缺點(diǎn)：一、延時(shí)大、航天器存儲(chǔ)容量和處理能力有限；二、通信中握手過(guò)程效率低；三、確認(rèn)重傳效率低；四、擁塞控制策略導(dǎo)致吞吐量降低；五、發(fā)送與接收信息速率的不對(duì)稱(chēng)；六、當(dāng)有多個(gè)接收者時(shí)，大量冗余數(shù)據(jù)浪費(fèi)通信資源、反饋爆炸。

噴泉碼的概念是由M.Luby等人于1998年首次提出。2002年，M.Luby提出了第一種可以實(shí)現(xiàn)的噴泉碼LT碼。而后D.J.C.MacKay基于LT碼提出了Raptor碼。在學(xué)術(shù)理論日漸完善的同時(shí)，噴泉碼也日益受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注，獲得了越來(lái)越多的實(shí)際應(yīng)用。1998年，M.Luby、A.Shokrollahi等人聯(lián)合創(chuàng)立了Digital?Fountain公司，以推廣數(shù)字噴泉概念的實(shí)際應(yīng)用。目前，一種由Digital?Fountain公司設(shè)計(jì)的系統(tǒng)Raptor碼也已經(jīng)被DVB-H標(biāo)準(zhǔn)和3GPP組織的MBMS標(biāo)準(zhǔn)采用，并且正在參與其他多項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。

噴泉編碼從低密度奇偶校驗(yàn)碼(LDPC：LOW?DEDSITY?PARITYCHEDK)碼和Tornado碼演化而來(lái)，是一種以刪除信道為背景的稀疏圖編碼。噴泉碼是一種無(wú)碼率碼，“無(wú)碼率”的概念，即從信息部分可以獲得任意數(shù)量的編碼符號(hào)，因此接收者只要能夠獲得足夠多的編碼符號(hào)，就能夠成功地還原信息符號(hào)。噴泉編碼利用整個(gè)文件依照相應(yīng)的算法產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)，傳輸者向接收者“噴射”數(shù)據(jù)報(bào)而不知道哪一個(gè)被接收，像噴泉一樣，如果接收者成功接收了N個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，而且接收到的數(shù)據(jù)報(bào)個(gè)數(shù)N僅比原文件的K個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)稍稍多一些，就能夠恢復(fù)出整個(gè)文件。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的在深空通信中延時(shí)大、航天器存儲(chǔ)容量和處理能力有限；通信中握手過(guò)程效率低；確認(rèn)重傳效率低；擁塞控制策略導(dǎo)致吞吐量降低；發(fā)送與接收信息速率的不對(duì)稱(chēng)；當(dāng)有多個(gè)接收者時(shí)，大量冗余數(shù)據(jù)浪費(fèi)通信資源、反饋爆炸等技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種深空通信中基于低密度奇偶校驗(yàn)碼-噴泉碼的編譯方法。

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：提供一種深空通信中基于低密度奇偶校驗(yàn)碼-噴泉碼的編譯方法，所述深空通信中基于低密度奇偶校驗(yàn)碼-噴泉碼的編譯方法包括步驟：一、將待發(fā)送的信息分割成若干個(gè)第一級(jí)信息單元；二、將所述第一級(jí)信息單元通過(guò)噴泉碼進(jìn)行編碼，得到第二級(jí)信息單元；三、將所述第二級(jí)信息單元通過(guò)低密度奇偶校驗(yàn)碼進(jìn)行編碼，得到第三級(jí)信息單元；四、將所述第三級(jí)信息單元通過(guò)深空通信信道進(jìn)行傳送；五、將接收到的所述第三級(jí)信息單元通過(guò)低密度奇偶校驗(yàn)碼進(jìn)行譯碼，將譯碼成功的信息單元組成第四級(jí)信息單元；六、將所述第四級(jí)信息單元通過(guò)噴泉碼進(jìn)行譯碼還原。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例：所述步驟一中將所述待發(fā)送的信息進(jìn)行分割時(shí)采用了級(jí)別概率分布，所述級(jí)別概率分布為魯棒孤波分布。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例：所述步驟二和步驟三中的編碼通過(guò)編碼器實(shí)現(xiàn)；所述步驟五和步驟六中的譯碼通過(guò)譯碼器實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例：所述步驟五中所述低密度奇偶校驗(yàn)碼譯碼中使用了最小和譯碼算法。

根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例：所述步驟五中所述低密度奇偶校驗(yàn)碼譯碼過(guò)程包括步驟：(一)、根據(jù)接收到的所述第三級(jí)信息單元計(jì)算初始信道信息；(二)、根據(jù)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的更新規(guī)則對(duì)校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行更新；(三)、根據(jù)變量節(jié)點(diǎn)的更新規(guī)則對(duì)變量節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行更新；(四)、基于后驗(yàn)概率的硬判決，如果校驗(yàn)等式成立，則譯碼結(jié)束，否則跳到第(二)步直至滿足校驗(yàn)等式或超過(guò)最大迭代次數(shù)為止。