题目：基于空间通信的LDPC编码技术研究

空间通信的信道近似于无记忆的加性高斯白噪声信道（AWGN），该信道带宽资源丰富，但是由于传输距离远，信号衰减较严重。目前空间通信中通常采用RS级联卷积码和Turbo码进行信道编码。前者具有译码复杂度高、带宽利用率较低的缺点；后者存在译码复杂度较高、差错平层（error floors）较高的不足。因此，上述两种编码方式均不适用于未来高速空间数据传输系统。低密度奇偶校验码（LDPC）是一种基于图和迭代译码的信道编码方案，性能非常接近Shannon限，实现复杂度低，具有很强的纠错抗干扰能力。因此，LDPC码迅速成为信道编码领域的热点，在无线通信、深空通信、有线通信以及存储工业等各个领域展开了应用。论文从五个方面研究了LDPC码的基本原理，分析比较了国内外对于LDPC码的现有研究成果。针对译码复杂度高、收敛速度慢、存储量需求大等问题，分别对编码和译码算法提出改进，并给出了仿真结果。具体工作如下：一、研究了LDPC码的定义、码的表示方法、码的构造方法、编码原理和译码原理，重点对码构造方法、编码算法和译码算法进行了总结分析，对国内外现有相关研究进行了比较，比较结果作为论文提出的改进算法的参考数据。二、研究了由“皇后问题”引出的Q矩阵LDPC码构造方法，利用由分块阵构造校验矩阵的思想，提出了将数据源矩阵和生成矩阵按照子矩阵维数分块的通用编码算法。仿真结果表明，该算法改进了原有线性分组码的通用编码方法，保证了编码器的硬件可实现，利用Q矩阵构造码的性质减少了编码所需要的储存空间。三、研究了传统的消息传递机制中典型的洪水消息传递机制和串行消息传递机制，针对于准循环LDPC码的可根据校验矩阵的行进行分层的特点，提出一种分层译码机制，并分别给出了BP译码算法的分层译码机制和最小和译码算法的分层译码机制步骤。并将该分层译码机制推广到任意LDPC码，给出了非特殊的分层方法。最后从收敛速度、迭代计算量、存储量、译码速度和误码率大小五个方面将洪水译码机制和分层译码机制进行了性能的比较分析。