FQPSK调制与多元LDPC码的联合编码调制研究

论文摘要

深空探测是人类在新世纪的三大航天活动之一,深空探测集中显示了一个国家的科技发展水平和综合国力。深空通常是距离地球几十万至数千万公里以外的空间,通信具有距离远、信噪比极低、传输时延很长,环境复杂以及功耗要求严格等特点,从而对深空通信系统的信道纠错编码、调制等关键技术提出了更高的要求。为了适应未来深空通信技术低发送功率、高增益、更高数据速率、低实现复杂度为主要特征的发展需求,本文采用了适用于深空通信的编码调制方式——LDPC码联合FQPSK调制,并分析其性能和实用性。本论文首先介绍了当前深空通信的编码调制技术的现状与发展,阐述了以往的深空通信中的编码和调制技术的方案和局限性,提出LDPC码和FQPSK调制的优越性和发展前景。第二章描绘了LDPC码的奇偶校验矩阵的图形表示、生成方式和译码方法,并比较二元LDPC码和多元LDPC码的优越性和实现问题。第三章在介绍FQPSK调制的方案的由来、改进和发展的基础上,对其进行了功率谱分析,介绍了一些常规的解调方案。第四章主要研究了FQPSK的MAP解调方案,FQPSK的调制方案采用了卷积编码的结构,并根据编码输出选择波形,根据波形的差异性和发送端的映射方案,在接收端,采用近似匹配滤波器进行相关运算,根据联合概率的分析,得出FQPSK的MAP解调方案,并仿真其性能,在10-5,比Viterbi解调有1.5dB的增益,同时,MAP解调方案和LDPC码的联立,软信息的提取,得到了保证。为了较大的提高系统的增益,在发送端,发送重复码元,在接收端采用级联方案的迭代解调,可以明显的提高通信系统的性能。第五章提出了LDPC码和FQPSK调制的联合编码调制方案,并其中比较了二元LDPC码和多元LDPC码分别和FQPSK调制联立的性能,结果分析,多元LDPC码有更优异的性能,这里使用了四元LDPC码,采用码长和码率不同的多元LDPC码和FQPSK调制的联立,系统有很强的稳定性,适于深空通信中的性能需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 深空通信的环境概述与发展
• 1.1.1 深空通信中编码技术的发展
• 1.1.2 深空通信中的调制技术
• 1.2 本论文的主要研究工作
• 第二章 LDPC 码的概述
• 2.1 LDPC 码的描述
• 2.1.1 LDPC 码的结构和图模型表示
• 2.2 LDPC 码的编码构造
• 2.2.1 Gallager 方法构造的LDPC 码
• 2.2.2 Mackay 方法构造的LDPC 码
• 2.3 LDPC 码的概率译码
• 2.3.1 软判决译码的基本原理
• 2.3.2 LDPC 码译码的BP 算法
• 2.4 多元LDPC 码的描述
• 2.4.1 多元LDPC 码的构造
• 2.4.2 多元LDPC 码的译码
• 2.4.3 多元LDPC 码的优劣性分析
• 第三章 FQPSK 的调制原理
• 3.1 高带宽效率数字调制技术的发展
• 3.2 FQPSK 的由来与发展
• 3.2.1 LJF-QPSK 调制
• 3.3 网格编码的FQPSK 调制
• 3.3.1 FQPSK 的调制方案
• 3.3.2 FQPSK 调制的性能分析
• 3.3.3 FQPSK 的常规的解调方法
• 第四章 FQPSK 的MAP 解调的研究
• 4.1 卷积码的MAP 译码
• 4.2 FQPSK 的MAP 解调
• 4.3 FQPSK 的MAP 解调方案的发展
• 4.4 FQPSK 的各种解调方案的分析
• 第五章 FQPSK 调制与LDPC 码的联合研究
• 5.1 适合深空通信环境的编码调制方式
• 5.2 二元LDPC 码级联FQPSK 调制的性能分析
• 5.3 多元LDPC 码级联FQPSK 调制的性能分析
• 5.4 方案的选取
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的研究工作
• 6.2 下一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻硕期间取得的研究成果