[发明专利]深空通信中基于低密度奇偶校验码－喷泉码的编译方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字通信系统中的编译码方法，具体涉及一种在深空通信系统中基于低密度奇偶校验码-喷泉码合成级联码的编译码方法。

背景技术

深空通信信道可以建模为较为理想的信道，其频带资源相对充足，而有限的星上设备总量、尺寸、长传输距离使得其功率资源严重受限。因此深空通信数据传输信道可视为功率受限而带宽丰裕信道，是典型的以有效性换取可靠性的传输信道。

作为深空通信的一项关键技术，信道编译码技术是保证信息传输准确性的必要手段。

深空通信的信道与地面网络和卫星网络中的信道类型不同，深空通信信道(自由空间段)是一种很理想的信道：深空通信信道与无记忆的高斯信道(AWGN：Additive White Gaussian Noise)非常相似，而这种信道正是编码理论的理想信道模型之一，这使得信道编码的理论和仿真效果与实践相差不大。深空通信信道的频带带宽较为丰富，允许使用低频带利用率的编码和二进制的调制方案。但是深空通信中存在以下缺点：一、延时大、航天器存储容量和处理能力有限；二、通信中握手过程效率低；三、确认重传效率低；四、拥塞控制策略导致吞吐量降低；五、发送与接收信息速率的不对称；六、当有多个接收者时，大量冗余数据浪费通信资源、反馈爆炸。

喷泉码的概念是由M.Luby等人于1998年首次提出。2002年，M.Luby提出了第一种可以实现的喷泉码LT码。而后D.J.C.MacKay基于LT码提出了Raptor码。在学术理论日渐完善的同时，喷泉码也日益受到产业界的关注，获得了越来越多的实际应用。1998年，M.Luby、A.Shokrollahi等人联合创立了Digital Fountain公司，以推广数字喷泉概念的实际应用。目前，一种由Digital Fountain公司设计的系统Raptor码也已经被DVB-H标准和3GPP组织的MBMS标准采用，并且正在参与其他多项国际标准的制定。

喷泉编码从低密度奇偶校验码(LDPC：LOW DEDSITY PARITYCHEDK)码和Tornado码演化而来，是一种以删除信道为背景的稀疏图编码。喷泉码是一种无码率码，“无码率”的概念，即从信息部分可以获得任意数量的编码符号，因此接收者只要能够获得足够多的编码符号，就能够成功地还原信息符号。喷泉编码利用整个文件依照相应的算法产生数据报，传输者向接收者“喷射”数据报而不知道哪一个被接收，像喷泉一样，如果接收者成功接收了N个数据报，而且接收到的数据报个数N仅比原文件的K个数据报稍稍多一些，就能够恢复出整个文件。

发明内容

为了解决现有技术中存在的在深空通信中延时大、航天器存储容量和处理能力有限；通信中握手过程效率低；确认重传效率低；拥塞控制策略导致吞吐量降低；发送与接收信息速率的不对称；当有多个接收者时，大量冗余数据浪费通信资源、反馈爆炸等技术问题，本发明提供了一种深空通信中基于低密度奇偶校验码-喷泉码的编译方法。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：提供一种深空通信中基于低密度奇偶校验码-喷泉码的编译方法，所述深空通信中基于低密度奇偶校验码-喷泉码的编译方法包括步骤：一、将待发送的信息分割成若干个第一级信息单元；二、将所述第一级信息单元通过喷泉码进行编码，得到第二级信息单元；三、将所述第二级信息单元通过低密度奇偶校验码进行编码，得到第三级信息单元；四、将所述第三级信息单元通过深空通信信道进行传送；五、将接收到的所述第三级信息单元通过低密度奇偶校验码进行译码，将译码成功的信息单元组成第四级信息单元；六、将所述第四级信息单元通过喷泉码进行译码还原。

根据本发明的一优选实施例：所述步骤一中将所述待发送的信息进行分割时采用了级别概率分布，所述级别概率分布为鲁棒孤波分布。

根据本发明的一优选实施例：所述步骤二和步骤三中的编码通过编码器实现；所述步骤五和步骤六中的译码通过译码器实现。

根据本发明的一优选实施例：所述步骤五中所述低密度奇偶校验码译码中使用了最小和译码算法。

根据本发明的一优选实施例：所述步骤五中所述低密度奇偶校验码译码过程包括步骤：(一)、根据接收到的所述第三级信息单元计算初始信道信息；(二)、根据校验节点的更新规则对校验节点的值进行更新；(三)、根据变量节点的更新规则对变量节点的值进行更新；(四)、基于后验概率的硬判决，如果校验等式成立，则译码结束，否则跳到第(二)步直至满足校验等式或超过最大迭代次数为止。