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深空通信中 LDPC 码构造和译码关键技术研究
摘 要
近年来，深空探测活动日益频繁，高性能的深空数据通信及网络
覆盖需求与日剧增，美国喷气推进实验室(JPL)和空间数据标准咨询委
员会(CCSDS)等机构都将低密度校验(LDPC)码纳入其深空通信系统或
标准的考量范畴。LDPC 码作为提升深空通信质量的关键技术之一得到
学术界和工程界的广泛关注。
尽管 LDPC 码纠错性能优越，但其误码平层现象，以及译码算法
有效性与复杂度之间、深空通信低误码率与低实现复杂度之间的矛盾，
仍是制约其性能发挥和实际应用的重要因素。本文在分析现有 LDPC
码产生上述问题原因的基础上，重点研究深空信道环境下 LDPC 码的
构造方法和译码算法及其改进措施。本文主要工作内容如下：
首先，针对 LDPC 码的误码平台、结构化构造码率单一等问题，
对结构化均衡不完全区组设计(BIBD)的两类构造算法上进行改进，通
过构造不同倍数的区组来组建不同结构的校验矩阵。改进后的两类
LDPC 码具有循环结构，并能通过具有不同结构和大小的校验矩阵来获
得多种码率。实验结果表明，改进后的 LDPC 码误码平台现象不明显，
I
深空通信 LDPC 码构造和译码关键技术研究
相同码率下误比特性能比改进前的 LDPC 码要好，改进后的低码率
LDPC 码与改进前的误比特性能相差无几。
其次，为调和 LDPC 码译码性能与算法复杂度之间的矛盾，本文
对最小和积(MS)译码算法进行改进。通过在理论值中增加可变修正因
子来减小实际值与理论值之间的误差。虽然改进后的译码算法在 MS
算法基础上增加了部分乘法和加法操作，但总体算法复杂度低，而且
误比特性能和收敛速度优于 MS 算法。在低信噪比条件下，改进后算
法的误比特性能比基于乘性修正因子最小和积算法性能稍差，但算法
复杂度比基于乘性修正因子最小和积算法低。
关键词：深空通信；LDPC 码；误码平层；均衡不完全区组设计；最小
和积译码


II
深空通信中 LDPC 码构造和译码关键技术研究
Abstract
In Recent Years, the Deep Space exploration is developed frequently,
low-density parity-check (LDPC) codes are standardized by Jet Propulsion
Laboratory (JPL) and the Consultative Committee for Space Data Systems
(CCSDS), due to the hight capacity data communication in Deep Space
and the requirement of network coverage are increasing. As one of key
technique to improve communication quality, LDPC codes have received
much attention in academia and engineer now.

Though LDPC codes can get good performance, the performance and
the application of LDPC codes are still restricted by these problems. such
as e