基於因子圖的協同深空通信接收機理論與套用研究

《基於因子圖的協同深空通信接收機理論與套用研究》是依託杭州電子科技大學，由包建榮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於因子圖的協同深空通信接收機理論與套用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：包建榮
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

深空通信已成為國內外研究的熱點，但它存在極低信噪比解調困難，大動態範圍信號參數估計困難和信道變化複雜造成的通信中斷後快速通信鏈路重建困難等問題。針對這些問題，本基金項目研究了基於因子圖的協同深空通信疊代接收機基礎理論與關鍵技術：在理論方面，重點研究高性能低碼率結構化LDPC碼、低複雜度疊代同步與疊代信號參數估計、多天線單輸入多輸出協同疊代檢測等基礎通信理論問題；在套用方面，重點研究基於高速圖形處理器的高效並行深空通信疊代接收機軟體仿真與驗證平台和基於FPGA-DSP的深空通信疊代接收機軟體無線電硬體仿真與實現平台。該基金的研究成果將有助於我國空天通信理論與技術的發展，並對我國的深空探測與通信的規劃和實施有積極促進作用。

結題摘要

深空通信具有重大政治，科技與經濟等意義，已成為國內外研究熱點。但其存在極低信噪比解調困難，大動態範圍信號參數估計困難和信道變化複雜造成的通信中斷後快速通信鏈路重建困難等問題。針對這些問題，本課題較好地研究了基於疊代因子圖結構的協同深空通信接收機基礎理論與關鍵技術：在理論研究方面，重點研究了接近香農理論限的高性能低碼率結構化準循環原模圖LDPC 碼的構造、性能分析及解碼震盪改進；聯合編碼和高功率效率非線性調製理論；接近Cramer-Rao信號檢測界的LDPC解碼輔助低複雜度疊代同步與疊代信號參數估計；多接收系統多輸出天線陣協同疊代檢測與自主無線電系統框架等基礎通信理論問題，達到了預期目標，獲得了以下較好的研究成果：所提1/6碼率結構化LDPC碼(12288,2048)在信噪比僅為0.3dB時，誤碼率就在10-6以下，離香農極限差距約0.8dB，且具有足夠好的編解碼實現結構與較低誤碼平底；所提聯合編碼與調製方案，採用帶記憶調製以適應高功率效率，並達到無記憶理想編碼系統的性能；所提疊代同步與信號參數估計算法，在較低信噪比情況下接近檢測估計的Cramer-Rao界，有助於解決低信噪比情況下信號有效可靠接收與處理等問題；初步對多天線接收系統下單發射多信號接收協同疊代檢測基礎通信理論問題進行了較深入的研究，提出了結合單發多收系統下解碼疊代輔助的高性能信號檢測與接收算法，較好地提高了深空微弱信號接收的可靠性；基於上述算法提出了自主軟體無線電系統結構與實現算法，能獲得接近理想系統性能，可有效協助深空通信理論與實踐的基礎研究。在套用研究方面，重點研究了基於高速圖形處理器的高效並行深空通信疊代接收機中若干編解碼構造，性能仿真，疊代算法的性能驗證等核心算法的軟體仿真平台和基於FPGA的深空通信疊代接收機軟體無線電算法的硬體仿真與驗證平台，獲得了較好的深空通信仿真與驗證軟硬體研究平台，並申請了相關算法的專利。該項目研究成果將有助於我國空天通信理論與技術的發展，並對我國的深空探測與通信的規劃和實施有積極促進作用。