深空通信下喷泉码及其级联编译码技术的研究.doc

国内图书分类号：TN915.04 国际图书分类号： 621.39 工学硕士学位论文 深空通信下喷泉码及其级联编译码技术研究 硕 士 研 究 生： 周玉佳 导 师： 许洪光副教授 申 请 学 位： 工学硕士 学 科 、 专 业： 通信与信息系统 所 在 单 位： 深圳研究生院 答 辩 日 期： 2010 年 12 月 授予学位单位： 哈尔滨工业大学 Classified Index: TN927 U.D.C: 621.39 Dissertation for the Master Degree of Engineering A STUDY ON FOUNTAIN AND CONVOLUTION CODING IN DEEP SPACE COMMUNICATION  Candidate: Supervisor: Academic Degree Applied for: Specialty: Affiliation: Date of Defence: Degree-Conferring-Institution:  Zhou Yujia Associate Prof. Xu Hongguang Master of Engineering Communication and Information System Shenzhen Graduate School December, 2010 Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文  摘  要  伴随着数字喷泉技术在多媒体通信和深空通信下的推广，数字喷泉技术日 趋走向成熟，其无码率和无反馈信息的特点在广播类信道下的优势也越来越明 显。本论文以数字喷泉编码为研究对象，对喷泉码的编译码设计和改进以及在 实际环境下的应用进行了研究，对喷泉码的理论和实际应用都具有一定的贡 献，主要的研究成果包括以下几个方面： 首先，介绍了课题的研究背景和来源，对数字喷泉码的发展进行了介绍， 并介绍了依次出现的数字喷泉码，对于目前应用比较广泛的 LT 码、Raptor 码 给出了具体的编译码步骤，为后面 LT 码的研究奠定了基础。 其次，通过对 LT 码编译码过程的研究，确定生成矩阵的结构在一定程度 上决定了码字的性能和编译码的复杂度，而生成矩阵主要由度分布函数和自身 结构的影响。因此分析了各种不同的度分布下的喷泉码的性能，并考虑了影响 生成矩阵结构的因素，对全选、随机和平均的节点分布进行了性能分析，同时 针对小环在生成矩阵中带来的反馈影响，提出了采用 PEG 算法消除生成矩阵 中的短小环，并采用较为平均的度完成节点的全覆盖，从而得到更好的生成矩 阵，提高译码成功率，有效提高了数字喷泉系统的可靠性。 再次，对于喷泉码的译码算法进行分析，使用类似 LDPC 译码的迭代算 法对 LT 译码算法进行分析，并对系统的 LT 码进行了软译码的系统仿真，给 喷泉码的译码方法提供了新的思路。 最后，从喷泉码的应用范围出发，传统的 LT 码只能应用于删除信道下， 在非删除信道下其性能表现较差，为了能够将喷泉码应用于非删除信道，采用 级联的方式来解决，通过级联具有较强差错保护能力的码字，将非删除信道等 效为删除信道，从而实现在高斯信道等其他信道下的传输。 LDPC 码和 Turbo 码作为目前已知的最接近香农限的码字，作为内码实现喷泉码的级联设计，在 仿真结果中显示，级联码虽然在性能上没有非常明显的提高，但是对喷泉的前 向纠错的思想以及应用范围的推广都有一定的贡献。  关键词:  深空通信；喷泉编码；PEG 算法；级联码 -I- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 Abstract According to the fully utilized in multi-media communication and deep space communication of digital fountain technology, the characteristic of rate-less and non-feedback information has gain apparently advantage. This paper has been focus on the digital fountain codes, improve the design of fountain encoding and decoding algorithm with different environments, it has certainly both contribution in theory and realistic. The research described