天基信息传输高效低复杂度LDPC译码算法研究

作     者：周可歆 丁旭辉 吕德东 卜祥元 安建平 ZHOU Kexin;DING Xuhui;L Dedong;BU Xiangyuan;An Jianping

作者机构：北京理工大学信息与电子学院北京100081 北京理工大学网络空间安全学院北京100081 通信与导航卫星总体部北京100094 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年第45卷第4期

页      面：1176-1185页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 070104[理学-应用数学] 0816[工学-测绘科学与技术] 0835[工学-软件工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0701[理学-数学] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFB180005) 

主　　题：卫星通信 低密度奇偶校验码 因子图模型 停止准则 迭代消息传递算法 

摘      要：军事卫星通信由于需满足信息实时性、传输速率高、通信容量大以及符合星间链路信道的时变特性等要求,通常采用高编码增益、高吞吐量的信道编码方案。低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码由于具备接近Shannon极限的优异纠错性能和可并行计算的特性成为卫星通信主导信道编码标准之一。目前卫星通信接收机的译码器模块设计仍存在诸如无法实时在线判断迭代停止、系统吞吐量受限、大量判决电路影响核心译码电路的低功耗和实时性等问题。考虑上述问题,以因子图模型为基础,针对空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)标准深空通信码型,将校验节点归一化满足概率进化图案与LDPC译码器状态紧密耦合,给出可实时在线判断迭代停止的最优停止准则,实现高性能、低复杂度的停止准则译码算法设计。当优先考虑高吞吐量时,误码率(Bit Error Rate,BER)性能退化0.13 dB,中低信噪比平均迭代次数(Average Number of Iteration,ANI)降低50%以上;当优先考虑纠错性能时,BER性能仅退化0.02 dB,同时大幅降低ANI。该译码算法为高效低复杂度LDPC译码器设计提供有效解决方案。