基于欧氏几何的QCLDPC码在空间通信中的高效实现

"该文详细探讨了一种基于欧氏几何的高效LDPC码在空间通信中的应用，设计并实现了相应的编码方案。通过分析QCLDPC码的数学基础，揭示了其性能优越的原因，并结合CCSDS（Consultative Committee for Space Data Systems）推荐的(8160, 7136)码，提出了适用于近地通信的LDPC码构造方法。文章还介绍了针对航天任务需求而设计的编码电路，包括侧重于面积优化的串行编码电路和追求速度优化的并行编码电路。实验证明，使用Xilinx Virtex-4 FPGA，串行编码速率可超过210 Mbps，而并行编码速率则可达到约2 Gbps。" 本文深入研究了量子级联（Quasi-Cyclic，简称QC）低密度奇偶校验（Low Density Parity Check，简称LDPC）码的理论基础，这种编码技术是基于欧氏几何概念构建的。欧氏几何在编码理论中的应用使得QCLDPC码在纠错能力、编码效率以及硬件实现方面展现出显著优势。作者通过分析，解释了这些码为何在性能上优于传统的编码方案。 为了满足空间通信中对编码效率、资源占用、能耗以及码速率的严格要求，作者提出了一套全面的编码解决方案。这套方案考虑了航天任务的独特环境，设计了两种不同优化目标的编码电路。一种是移位寄存累加电路单元（Shift Register Accumulator Array，简称SRAA）为基础的串行编码电路，它专注于减小硬件面积，适合资源有限的场合；另一种则是为了提高编码速度的并行编码电路，适用于需要高速数据传输的应用。 文中重点介绍的(8160, 7136)码是由CCSDS推荐的，适用于近地空间通信的标准码型。这个码的结构被巧妙地与QCLDPC码的构建方法相结合，以实现高效的编码和解码过程。通过实际测试，使用Xilinx Virtex-4 FPGA进行硬件实现，串行编码电路的速率可以超过210 Mbps，而并行编码电路的速率更高达2 Gbps，这充分展示了该设计的高速性能。 关键词：QCLDPC码，欧氏几何，CCSDS，移位寄存累加电路单元，空间通信 中国图书馆分类号：TN451.2，文献标识码：A，文章编号：1674-6236(2014)06-0099-04 该研究为空间通信提供了新的编码策略，结合了理论分析与实际硬件实现，为未来空间通信的高效、可靠数据传输奠定了基础。