喷泉编码在深空通信中的应用ApplyingFountainCodesin-宜兰大学.PDF

噴泉編碼在深空通信中的 應用 399 噴泉編碼在深空通信中的應用 Applying Fountain Codes in Deep Space Communication 朱宏傑 Hong -j ie Zhu, 裴玉奎Yu -Kui Pei , 陸建華Jian -hua Lu 北京清華大學電 子工程 系 zhuhj @, p eiyk@, luj h@ 摘要 1 緒論 　　深空通信的最 大特點是距 離遙遠 、延時 長 ，通信 　　深空通信 一般指地球與位 於月球和月球以外的 宇 可靠 性無法採用回饋重傳的 方式來保證 ，主要依靠通 宙 空間中的 探測器 之間的 通信 ，與一般的 地面 通信 、 道編碼 來完成 。為了進一步提高現有糾錯方案的誤包 衛星通信 等相 比具有通信距 離遠 、時 延大等特點 。遙 率性能 ，本文提 出一種引 入噴泉 糾刪碼的 差錯控制方 遠的 通信距 離導致接收的信噪 比極低 ，而巨 大的 通信 案 ，利用噴泉碼在刪除 通道 上可 近似達到通道容量的 時 延使得回饋重傳 方式效率很低 。另 一方面 ，深空探 特點 ，通過增加少量的 編碼 冗餘 來有效降低 系統的誤 測獲得的科 學資 料極 其珍貴 ，因 此資 料傳輸的可靠 性 包 率。本文分析了噴泉碼的解碼開 銷 （overhead ）對 需要得 到最 大限度的保證 。自 二十世紀 六十年代開 始 功率有 效性的影響 ，給 出了選擇適用噴泉碼碼 型的 到現在 ，對通道編碼和調 製的設計和優化 一直是 深空 方法 。仿 真結果 表明 ，在採用 CC SD S （Con su ltativ e 通信領域的 一個重要課題 [1[ 。進入二十一世紀 以來 ， Committee for Space Data System ）標準草 案中的 LDPC 美國的國 家航空暨 太空總署 （National Aeronautics and （L ow -D en sity P ar ity -Ch eck ）碼時 ，引 入系統RU Space Administration, NASA ）和噴氣 推進實驗 室 （Jet （Richardson-Urbanke ）噴泉碼可 獲得 0.06～0.44dB的 Propulsion Laboratory, JPL ）等機構提 出了建立 「星際 互 額外編碼增 益。 聯網路 」（InterPlaNetary Internet, IPN ）的設 想 ，以解 決深空探測和通信中的各種問題 [1-3[ 。這種星際通信 具 關鍵字 ：通道編碼 、噴泉編碼 、級聯碼 、深空通信 、 有網路 拓撲不固 定、星際環境複雜 、資訊時 延大、斷續 特徵 斜率。 通信 等特點 ，因 此對編碼的設計又提 出了新的要 求。 　　深空通信中的 編碼 技術從最早的 系統卷積碼 、非 Abstract 系統卷積碼 、級聯碼