深空通信中Turbo码编译码算法的研究

【摘要】： 随着我国空间技术的发展,为了确保我国在未来空间研究中紧跟先进水平,进一步提高我国的综合国力,目前非常有必要开展深空探测领域的研究。信道编译码是深空通信中的关键技术之一,深空通信与一般的空间通信不同,深空通信具有信息传输时延大、信号能量衰减严重等特点,必须有特殊的手段保证其信息传输的带宽和准确。 信道编码技术能够保证可靠的信息传输,并能够提供相当大的编码增益。1993年,C.Berrou提出了一种新的信道编码方案——Turbo码,Turbo码能够在编码长度较长的情况下得到接近香农极限的纠错性能。Turbo码还具有很强的抗衰弱、抗干扰能力,这使得Turbo码在信道条件较差的深空通信中有很大的应用潜力。所以,Turbo码自提出以来,已经成为信道编码研究的热点。本文主要讨论了Turbo编译码的原理及其在深空通信中的应用。 本文从理论角度出发,深入分析Turbo码具有如此好的纠错性能的原因以及影响Turbo码性能的各种因素,重点研究了Turbo码译码器的SOVA译码算法,对其进行了详细推导。在多种译码算法的理论阐述后,通过仿真分析比较各种译码算法的性能,分析了几种算法的时间复杂度并做出了比较。 根据空间数据系统顾问委员会(CCSDS)为Turbo码应用于深空通信系统推荐的标准,包括码率、码块大小、分量码类型、约束长度、码生成多项式,以及交织器的选择等参数的建议以及SOVA译码算法的理论基础,设计了SOVA算法的实现结构,通过仿真验证了本文所采用的Turbo码的性能,从而证明Turbo码确实是一种很好的信道纠错编码方式,它适用于要求功耗低或信噪比低的深空通信系统中。