一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法及系统，方法包括：LT编码器对原始数据进行编码生成第一数据；q-LDPC编码器利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对第一数据进行编码生成第二数据；q-LDPC译码器对第二数据进行译码生成第三数据；对第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；LT译码器对第二数据进行译码生成译码数据；对第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。本发明专利技术能够降低编码复杂程度，提高编码效率，进一步提高译码的可靠性，从而降低译码对度为1的编码数据包存在的依赖性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及深空通信
，特别是指一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频 段深空通信方法及系统。
技术介绍
近年来，低密度奇偶校验码（LDPC)是一种基于稀疏校验矩阵的线性分组码，具有 逼近Shannon极限的性能和硬件可实现的编译码复杂度，但低密度奇偶校验码的运算复杂 度高，误码率高，无法保证信息传输的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空 通信方法及系统，能够降低误码率性能，提高信息传输的可靠性。 为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka 频段深空通信方法，所述方法包括： LT编码器接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据； q-LDPC编码器接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分 解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据； q-LDPC译码器接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述 对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行 误码检测，寻找错误比特并进行更正； LT译码器接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所 述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1 的数据包进行译码。 优选的，所述利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第 一数据进行编码生成第二数据，包括： 初始化全0的校验矩阵H，选取1的位置，使列重为p，找出仅有一个1或者没有1 的行，添加1 ; 水平方向计算每行1的最大值，调整1的位置，使每行中1的个数一致，在垂直方 向：均匀分布非零值的位置，任意两列中1出现在相同行的次数最多为1次； 对校验矩阵H进行调整，去掉四环； 使用GF(q)域上的非零值替换校验矩阵H中的1，将二进制校验矩阵H变为相应的 多进制校验矩阵Hmxn; 对校验矩阵H进行矩阵运算，分解成A和B两部分； 其中，A是（N-K)XK的矩阵，对应于信息符号，B是（N-K)X(N-K)的矩阵，对应编 码校验符号； 在对校验矩阵H的分解过程中，采用列主元消去法，同时为之后的计算方便，采用 最大公约数进行列元素消去，选出每列的最大值通过行交换放在对角线位置，在最后的列 交换时以保证B的最大秩为原则进行操作，若最终B仍不能满足编码需要，则重新生成； 对矩阵B进行LU分解，分解为上三角阵U和下三角阵L，有B=L*U，进而得如下 编码公式，即 L(U.Ct) =A.St Ct=U1 ? 其中，A?St为向量与矩阵的乘法运算，L1 ?(A?St)为前向消去运算，回代运算为 U1 ? 〇 优选的，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特 并进行更正，包括： 在译码每轮迭代的比特判决之后由信息向量u与校验矩阵的转置H'的乘积得出 不满足的校验方程所在的行，提取不满足的校验方程组成新的矩阵HS; 寻找居中HS中列重与校验矩阵H列重相同的列，计算该列对应的变量的先验概率 与后验概率的差值，判断此差值的正负性和该变量后验概率的值是否满足更改条件，满足 则更改变量，否则不变； 更正满足条件的变量，再次判断更正的信息是否达到成功译码，未达到则继续下 一轮迭代译码。 优选的，所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括： 初始化 FhW, 其中，aGGF(2m)，bG(〇,I)，a可由序列（Xl，x2,…，xn)表示，< 为 Xi的初始 概率； 更新校验节点C 其中，乘积部分为满足前面m个校验方程的其他变量节点的概率，而满足m校验方 程可能有几种选择，在每种选择中，n位置都取a值，但其他位置有可能有其他取值； 更新变量节点fL:G= ，aGGF(2m)，并检验C?Ht= 0是否成立，若成立则译码成功，成 第三数据，否则在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行 更正，判断否达到成功译码，若成立则译码成功，成第三数据，否则继续下一轮迭代译码。 优选的，所述在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特 并进行更正，包括 基于以下两个条件误码检测判断： 条件一：该变量所参与的校验方程都不满足； 条件二：若该变量为0的后验概率小于0. 5,其后验概率与先验概率差值为负，或 者为〇的后验概率大于〇. 5,前后概率差值为正； 满足上述两个条件的变量即为需要更改的错误比特。 优选的，所述当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码， 包括： 当前不存在度为1的编码数据包时，从生成矩阵中选取一组q个线性无关的行向 量和一组P个线性无关的行向量； 分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组基向量有包含 关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生成度为1的数 据包，进行译码生成译码数据。 优选的，所述分别找出两组行向量的基向量，当两组行向量的基向量对应的两组 基向量有包含关系，而且被包含的这组基向量比包含它的这组基向量多一个基向量时，生 成度为1的数据包，可以利用下式得出： 本专利技术的实施例还提供一种q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信系统， 所述系统包括： LT编码器，用于接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据； q-LDPC编码器，用于接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合 LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据； q-LDPC译码器，用于接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据； 所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次 进行误码检测，寻找错误比特并进行更正； LT译码器，用于接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所 述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造 度为1的数据包进行译码。 本专利技术的上述技术方案的有益效果如下： 上述方案中，通过q-LDPC编码器利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解 编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据，能够降低编码复杂程度，提高编码效率； q-LDPC译码器对所述第二数据进行译码生成第三数据，能够进一步提高译码的可靠性；LT译码器对所述第二数据进行译码生成译码数据，从而降低译码对度为1的编码数据包存在 的依赖性。【附图说明】 图1为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法流程 图； 图2为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中根 据低密度稀疏校验矩阵构造方法生成的随机矩阵图； 图3为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法低密 度稀疏校验矩阵构造矩阵高斯分解后的状态图； 图4为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中LU分解编码算法校验矩阵H分解示意图； 图5为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法中LU 分解编码算法分解矩阵示意图； 图6为本专利技术实施例的q-LDPC-LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法 q-LD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种q‑LDPC‑LT级联喷泉码方案的Ka频段深空通信方法，其特征在于，所述方法包括：LT编码器接收原始数据，对所述原始数据进行编码生成第一数据；q‑LDPC编码器接收所述第一数据，利用低密度稀疏校验矩阵构造方法结合LU分解编码算法对所述第一数据进行编码生成第二数据；q‑LDPC译码器接收所述第二数据，对所述第二数据进行译码生成第三数据；所述对所述第二数据进行译码生成第三数据，包括：在译码每轮迭代的比特判决之后再次进行误码检测，寻找错误比特并进行更正；LT译码器接收所述第三数据，对所述第二数据进行译码生成译码数据；所述对所述第二数据进行译码生成译码数据，包括：当前不存在度为1的编码数据包时，构造度为1的数据包进行译码。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽娜，陈理想，王兵，韩状，魏鹏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11