深空通信中的信道编码技术
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编 码 方 式
表 ｌ深 空通信 中的信道编码方案
未编 码
（ｓ １ ）卷 移｛ ２， ／ ２ 码
（２ ６ Ｒ ｅ ｕ ａ ３ ， ） ｅ ｄＭ ｌ ｌ ｒ
Ｇｏａ ｌｙ
任 务 探测者、永手号等 Ｐｏ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｅ ，Ｖ ｎ ｓ ｎ
Ｍａｉ ｒ ｉ ｎ ｒ ｅ ，Ｖｋ ｇ ｎ ｉ
ｌＭｓ ０ ／ ｓ ５ ／ Ｍｓ ￥ ３ 外部
６６ ／ Ｍｓ ｓ ２２ ｄ ．Ｍｓ ｓ ８ 自动
指数 增长 的译码 复杂 度相 关。而 在深 空通 信 中 ．由于 探 测器 非常 昂贵而且 人们 也会 不惜 为复 杂 的地 面 系统 斥 巨
在信 噪 比 Ｅ Ｎ。２５ Ｂ时能达 到 １ 的误 码 率。 为了探 ｄ ＝． ｄ ０ 测天王星和海王星 ． 旅行者号 的设计者还 开发了 （５ ， ３ ２ ５２ ） ２
Ｒ ｅ ｏｏ ｎ码 ． 当 需 要 的 时 候 可 以 与 卷 积 码 级 联 提 供 ｅｄＳ ｌｍｏ
Ｃ Ｓ ）的信道 编码标 准 在 未 Ｃ ＤＳ
参数 约 束 长 度 帧 长
编 码 码 率
表２ ２ Ｄ Ｂ ＭＣ 与Ｂ ＭＣ 译码参数比较 ３ Ｄ
Ｂ ＭＣ ２ Ｄ ７ 可 变
ｔ
Ｂ ＭＣ ３ Ｄ ３ ５ －Ｉ 可 变
１ ～／ ， ｌ ２ ６
最 大输入符 号速率 最 大输如符号速率 输人 量化比特觳 帧同步
１９ ９６ ２０． ０ ４
２Ｏ Ｏ９
本 文首 先介 绍 了国 内外 深空 通信 中 的信 道 编码 方案
及 其 在 深 空 通 信 系 统 中 的 应 用 概 况 ，然 后 详 细 分 析 了 性 能 优 越 的 Ｔ ｒｏ码 和 Ｌ Ｐ 码 ．对 它 们 的 编译 码 算 法 进 行 ｕｂ ＤＣ 了深 入 研 究 ．并 对 性 能 进 行 了 仿 真 。 这 两 种 编 码 已 经 成 为国 际空 间数 据 系 统 咨 询 委 员会 （ ｏ ｓｌ ｔ ｅＣ ｍｍｉｅ Ｃ ｎｕｔ ｉ ｏ ａｖ ｔｅ ｔ
【 关键 词】
深 空通信
方 式 主 要 是 Ｒ ｅ— ｌｒ 和 长 约 束 长 度 的 卷 积 码 。 中 ， ｅｄ Ｍｕｌ 码 ｅ 其
卷积 码采 用次最佳 的序列译 码器 ．在 信噪 比 Ｅ／ 。２７Ｂ ＝． Ｎ ｄ 时 ，能达到 １ 的误码 率 ，相 比未编码 的 Ｂ Ｓ Ｏ Ｐ Ｋ获得 了
１７－ ９７ Ｉ７ ９７
ｌ８ Ｏ ９ ９２ ∞
Ｒ ＋ ｔ， ６ ｓ （５ｌ ） ， Ｔ ｒｏ ｕｂ
ＬＤＰ Ｃ
Ｃ ｓ ｎ ．Ｍａｓ ａｈ ｎ ａ等 ａ ｊ ｒ Ｐ ｔｆ ｄ ｉ ｒ ＭＥＳ Ｅ Ｓ ＮＧＥ Ｒ．Ｓｅｅ ． ＭＲ ｔ ｏ ｒ Ｏ等
Ｃｏ ｓｅ ｌｔｏ ｎ ｔｌ ｉｎ， Ｍ Ｓ ａ Ｌ
【 摘
要ｌ 信道编 码技术在 深空通信 中的应用概 况如表 １ 所示 ， 在２ Ｏ世 纪 ６ Ｏ年代 以前 发射 的探 测器 中还没 有使 用信 道
编码 技 术。在 ６ Ｏ年 代 后 期 和 ７ ０年 代 初 期 ． 采ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用 的 编 码
信道编码 Ｔ ｒｏ ｕｂ 码 Ｌ Ｃ码 ＤＰ
本文 首先介 绍 了深空通 信 中信道编 码 的发展和 应 用概 况 然后 详细给 出 了Ｔ ｒ ｏ ￣ Ｌ Ｃ码 的编译码 原理及 其应 用 ｕ ｂ 码 Ｉ ＤＰ Ｉ 于深 空通信 中时的编 码规范 ．并 对它们 的误 码率性 能进 行 了仿 真。
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６９ Ｂ 的 编 码 增 益 。 ． ｄ
在 深空 通信 中，由于通 信 距离 的大幅 增 加 ，通信 信 号 的 自 由空 间传 播 损耗 巨 大 ．接收 信号 的 信 噪 比极低 ．
通 信 系 统 所 处 理 的信 号 强 度 极 其 微 弱 。 因 此 ，提 高 系 统 的 功 率 利 用 效 率 是 深 空 通 信 系 统 设 计 需 要 考 虑 的 最 重 要
来 的 深 空 通 信 中 具 有 广 阔 的应 用 前 景 。
更强 的 纠错能 力。通过 将 两种低 复杂 度 的码字 级联 ．可
ＤＩ ｌ Ｇ ＴＣＷ
？ 讲 一 蓑 座 技 嘲－ 术
以 提 升 更 好 的 性 能 ，其 复 杂 度 仍 和 单 个 码 字 的 复 杂 度 相 当 ，这 一 种 级 联 方 式 在 后 来 ３ ０年 中被 多 次 应 用 ．几 乎 成 为 行 业 的 执 行 标 准 。 虽 然 这 种 级 联 的 方 式 取 得 了 很 大 的 成 功 ．但 是 随 着 编 码 技 术 的 发 展 ．人 们 还 在 继 续 寻 找 更 加 接近 Ｓ ａ ｎ ｎ极 限 的 编 码 方式 。 ｈｎｏ 根 据 编 码 理 论 ，码 字 接 近 最 佳 的 性 能 与 最 小 码 距 和
Ｖｏ ａ ｅ ｙ ｇｒ
时 ｌ ｉ ｊ Ｊ １ ５ ９８ ｊ６ －９ ８ ９ ８ ｌ７
ｌ６ ９ ５ ９ ９ ｌ ７
１ ７ ９７ ．
的 问题之 一 ．而 信道 编码 则是一 种 有效地 提高 功率 利用 效率 的方 法。在 ２ 纪 ６ ０世 Ｏ年代 以后发 射 的所有 深 空探 测器 中，都无一例 外地采用 了有效 的信 道编码技术 。
表 ｌ深 空通信 中的信道编码方案
未编 码
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任 务 探测者、永手号等 Ｐｏ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｅ ，Ｖ ｎ ｓ ｎ
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６６ ／ Ｍｓ ｓ ２２ ｄ ．Ｍｓ ｓ ８ 自动
指数 增长 的译码 复杂 度相 关。而 在深 空通 信 中 ．由于 探 测器 非常 昂贵而且 人们 也会 不惜 为复 杂 的地 面 系统 斥 巨
在信 噪 比 Ｅ Ｎ。２５ Ｂ时能达 到 １ 的误 码 率。 为了探 ｄ ＝． ｄ ０ 测天王星和海王星 ． 旅行者号 的设计者还 开发了 （５ ， ３ ２ ５２ ） ２
Ｒ ｅ ｏｏ ｎ码 ． 当 需 要 的 时 候 可 以 与 卷 积 码 级 联 提 供 ｅｄＳ ｌｍｏ
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编 码 码 率
表２ ２ Ｄ Ｂ ＭＣ 与Ｂ ＭＣ 译码参数比较 ３ Ｄ
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最 大输入符 号速率 最 大输如符号速率 输人 量化比特觳 帧同步
１９ ９６ ２０． ０ ４
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本 文首 先介 绍 了国 内外 深空 通信 中 的信 道 编码 方案
及 其 在 深 空 通 信 系 统 中 的 应 用 概 况 ，然 后 详 细 分 析 了 性 能 优 越 的 Ｔ ｒｏ码 和 Ｌ Ｐ 码 ．对 它 们 的 编译 码 算 法 进 行 ｕｂ ＤＣ 了深 入 研 究 ．并 对 性 能 进 行 了 仿 真 。 这 两 种 编 码 已 经 成 为国 际空 间数 据 系 统 咨 询 委 员会 （ ｏ ｓｌ ｔ ｅＣ ｍｍｉｅ Ｃ ｎｕｔ ｉ ｏ ａｖ ｔｅ ｔ
【 关键 词】
深 空通信
方 式 主 要 是 Ｒ ｅ— ｌｒ 和 长 约 束 长 度 的 卷 积 码 。 中 ， ｅｄ Ｍｕｌ 码 ｅ 其
卷积 码采 用次最佳 的序列译 码器 ．在 信噪 比 Ｅ／ 。２７Ｂ ＝． Ｎ ｄ 时 ，能达到 １ 的误码 率 ，相 比未编码 的 Ｂ Ｓ Ｏ Ｐ Ｋ获得 了
１７－ ９７ Ｉ７ ９７
ｌ８ Ｏ ９ ９２ ∞
Ｒ ＋ ｔ， ６ ｓ （５ｌ ） ， Ｔ ｒｏ ｕｂ
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【 摘
要ｌ 信道编 码技术在 深空通信 中的应用概 况如表 １ 所示 ， 在２ Ｏ世 纪 ６ Ｏ年代 以前 发射 的探 测器 中还没 有使 用信 道
编码 技 术。在 ６ Ｏ年 代 后 期 和 ７ ０年 代 初 期 ． 采ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用 的 编 码
信道编码 Ｔ ｒｏ ｕｂ 码 Ｌ Ｃ码 ＤＰ
本文 首先介 绍 了深空通 信 中信道编 码 的发展和 应 用概 况 然后 详细给 出 了Ｔ ｒ ｏ ￣ Ｌ Ｃ码 的编译码 原理及 其应 用 ｕ ｂ 码 Ｉ ＤＰ Ｉ 于深 空通信 中时的编 码规范 ．并 对它们 的误 码率性 能进 行 了仿 真。
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在 深空 通信 中，由于通 信 距离 的大幅 增 加 ，通信 信 号 的 自 由空 间传 播 损耗 巨 大 ．接收 信号 的 信 噪 比极低 ．
通 信 系 统 所 处 理 的信 号 强 度 极 其 微 弱 。 因 此 ，提 高 系 统 的 功 率 利 用 效 率 是 深 空 通 信 系 统 设 计 需 要 考 虑 的 最 重 要
来 的 深 空 通 信 中 具 有 广 阔 的应 用 前 景 。
更强 的 纠错能 力。通过 将 两种低 复杂 度 的码字 级联 ．可
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以 提 升 更 好 的 性 能 ，其 复 杂 度 仍 和 单 个 码 字 的 复 杂 度 相 当 ，这 一 种 级 联 方 式 在 后 来 ３ ０年 中被 多 次 应 用 ．几 乎 成 为 行 业 的 执 行 标 准 。 虽 然 这 种 级 联 的 方 式 取 得 了 很 大 的 成 功 ．但 是 随 着 编 码 技 术 的 发 展 ．人 们 还 在 继 续 寻 找 更 加 接近 Ｓ ａ ｎ ｎ极 限 的 编 码 方式 。 ｈｎｏ 根 据 编 码 理 论 ，码 字 接 近 最 佳 的 性 能 与 最 小 码 距 和
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的 问题之 一 ．而 信道 编码 则是一 种 有效地 提高 功率 利用 效率 的方 法。在 ２ 纪 ６ ０世 Ｏ年代 以后发 射 的所有 深 空探 测器 中，都无一例 外地采用 了有效 的信 道编码技术 。