一种改进的LDPC编码FSO-MIMO系统迭代检测解码算法

基于双伽玛(Gamma-Gamma)湍流信道,研究了低 密度奇偶校验码(LDPC)的自由空间光通信多输入多输出(FSO-MIMO)系统迭代检测解码(ID D)算法。针对最优最大后验概率(MAP)算法复杂度高和BP迭代过程 中比特节点后验对数似然比(LLR)震荡现象,结合概率数据辅助(PDA)算法在信号检测中 的良好性能, 提出了一种基于反馈均值的LDPC+PDA系统IDD码算法,采用BP解码方法,经迭代处理,求出 每次内 迭代中比特节点输出的后验信息均值,并将其作为解码器的输出反馈给检测器,从而提高了 解码器传递给 检测器的消息可靠性。仿真结果表明,当误码率(BER)为10－5左右 时,在弱湍流条件下,改进的IDD算法相 对传统的算法具有0.3dB的性能优势;在强湍流条件下,改进的IDD 算法比传统的算法提高了0.65dB 的性能增益。因而,改进的IDD算法能够进一步抑制湍流特别是强湍流的影响,提高了系统 性能。     

基于AMC和HARQ的大气激光通信跨层系统性能研究

针对大气激光通信中由大气湍流引起的系统性能下降问题,研究了基于物理层自适应调制编码(AMC)和数据链路层混合自动请求重传(HARQ)的大气激光通信跨层系统性能。在建立了大气湍流信道瞬时信噪比模型的基础上,建立了大气激光通信AMC-HARQ系统模型,并推导了系统误包率和频带利用率公式,最后在双伽马信道模型下进行了仿真分析。仿真结果表明,大气激光通信AMC-HARQ系统能够在保证一定误包性能的条件下,大大提高系统频带利用率,提高单一应用AMC时的系统误包性能。随着重传次数增加,误包率和频带利用率均提高,但频带利用率增幅随重传次数增加而减小。     

Exponentiated Weibull大气湍流下航空激光通信性能分析

研究了Exponentiated Weibull(EW)大气湍流信道 下航空激光通信的性能,综合考虑大气 湍流及气动光学效应的影响,利用Meijer′s G函数推导出了航空激光通信链路的性能指标 的 闭合表达式,包括平均误码率(BER)、中断概率及平均信道容量。在不同 的航空飞行条件下,根据 平均BER、中断概率和平均容量闭合表达式分别给出了数值仿真实例,分析了航空飞行高 度、传输距离、信噪比(SNR)与航空激光通信系统性能的关系,同时分析了孔径平均效应对 航空激光通信链路性能改善作用。     

基于APD自适应增益控制的近地无线激光通信信道大气湍流抑制方法研究

随着5G时代的到来,自由空间光通信成为无线通信领域的研究热点,限制激光通信系统在大气信道下发展的主要因素是湍流闪烁效应。为了提高激光通信系统在大气信道下的通信性能,本文提出了一种基于雪崩光电二极管自适应增益控制的激光传输终端大气湍流的抑制方法,建立了大气湍流信道时域频域模型,编写了一套闭环调节算法并在湍流条件下搭建了具有自适应增益控制算法的无线激光通信实验。结果表明：在弱湍流条件下,光强闪烁方差由0.057降低至0.023,开启自动增益控制的功率谱曲线更加符合5/3次幂律谱,系统误码率降低两个数量级。经多次试验证明,自适应增益控制算法有效地抑制了湍流引起的信号功率波动,实现了高抗干扰能力的无线激光通信。     

无线光载射频通信系统误码率性能分析

理论分析了大气湍流信道下无线光载射频通信系统的误码率,推导出从弱湍流到强湍流环境下采用BPSK调制格式的无线光载射频通信系统平均误码率闭合公式。基于公式,进行了数值仿真,仿真结果表明Rytov指数、接收天线直径和传播距离是影响系统误码率的主要因素,并讨论了误码率随这3个参数的变化趋势。最后研究了MPSK/MQAM在无线光载射频系统中的误码率性能,得到一种具有较低误码率和高比特速率的调制格式。     

大气激光通信系统中频域解卷积抑制乘性噪声的研究

大气湍流引起的乘性噪声会导致大气激光通信链路性能的恶化,引起误码率增加.在Gamma-Gamma湍流信道模型下,采用频域解卷积滤除4PSK调制大气激光通信系统中的乘性噪声.通过计算机仿真对4PSK大气激光通信系统的星座图和误码率进行分析,结果表明在不同天气条件下采用频域解卷积可以滤除系统的乘性噪声,有效地抑制了大气湍流对大气激光通信系统的影响,减小了大气激光通信系统的误码率.     

大气湍流下激光斜程通信误码率分析

自由空间激光通信系统的性能容易受大气湍流效应影响而下降。针对地空激光通信的实际情况,将修正Rytov方法应用于大气湍流条件下的光波斜程传输研究。基于ITU-R大气结构常数模型,建立了湍流条件下系统误码率的数学计算模型,对不同强度湍流信道的系统误码率进行了数值计算,讨论了误码率受通信高度、天顶角、工作波长及近地面风速等系统参数影响程度及变化规律。结果表明:大气湍流强度是影响系统性能的决定性因素;在相同强度湍流条件下,系统的误码率随通信高度、天顶角、风速的增大而增大,随工作波长的增大而减小。     

逆向调制阵列大气激光通信的误码率分析

为研究逆向调制阵列对大气湍流的抑制作用,提高逆向调制大气激光通信质量。首先,建立了逆向调制阵列接收光束传输模型,分析了光束经大气传输到达逆向调制阵列的信噪比;然后,建立了逆向调制阵列反射光束在大气信道中的传输模型,推导了不同数目反射光束在接收端的光强概率分布模型,分析了在不同湍流环境下采用逆向调制阵列的激光通信误码率;最后,仿真分析了在中等大气湍流条件下传输距离为1 km时,采用三个逆向调制器组成的逆向调制阵列的通信误码率比单个逆向调制器降低4 dB。     

大气光通信信道特性及相位补偿技术研究

大气湍流使光载波的强度和相位在空间和时间上都呈现随机起伏,从而极大地降低了激光通信系统的性能.基于大气湍流信道的特点,分析了各种湍流效应对大气激光通信系统性能的影响,介绍了自适应光学相位补偿技术在大气激光通信系统中的应用进展,特别指出基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学技术由于具有诸多优点,在未来的大气激光通信系统中可能有较为广阔的应用前景.     

弱湍流条件下LDPC码室内FSO通信系统调制性能分析

为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,理论分析了基于开关键控、脉冲位置调制、差分脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制方式的自由空间光通信系统性能。首先推导了无线光通信未编码系统在各调制方式下的平均误比特率公式;在此基础上,将低密度奇偶校验码和置信传播算法应用到无线光通信系统中,研究了相应系统模型下的译码,并在大气湍流信道中进行了理论分析和实验仿真验证。结果表明,脉冲位置调制可获得最好的误比特率性能;采用低密度奇偶校验的大气弱湍流光通信系统比未编码的通信系统性能好,并且可以有效地增加信噪比增益,能够提高系统的抗干扰能力,在无线光通信系统中将有一定的应用前景。     

大气弱湍流信道下松弛极化码译码方法

针对自由空间光通信中存在的大气湍流降低通信系统误码性能的问题,提出了基于松弛极化码的分段式极化码-循环冗余校验-串行抵消列表(PC-CRC-SCL)译码方法,并将其用于自由空间光通信系统中,在大气弱湍流强度下进行了仿真分析。仿真结果表明:与完全极化码的分段式CRC-SCL译码方法相比,在误码率为10-4时,基于松弛极化码的分段式PC-CRC-SCL译码方法获得0.3 dB的编码增益,且编译码的复杂度降低10%~20%,对自由空间光通信系统误码性能有明显的改善。     

适用于大气弱湍流信道的自适应码率极化码

为了提高光通信链路在大气弱湍流信道下的解码性能和传输效率,基于极化码的信息位嵌套特性,设计了一种自适应码率极化码。该码字在弱湍流信道中能充分地极化,纠错效果较好。为了调节码率,引入CRC校验码作为发送端的停止标志,逐次发送更低码率的码字直到译码结果通过校验,此时的码字码率即是保证可靠传输的最大码率。不同湍流强度下的仿真结果表明,在误帧率为10-8时,相比传统极化码,自适应码率极化码可以获得1.7~2.3 dB的性能增益。对自适应码率极化码的时延进行了仿真分析,并结合误帧率得到了自适应码率极化码的信息吞吐率,结果表明,在弱湍流信道中,自适应码率极化码的信息吞吐率能满足FSO的传输需求。     

自由空间光通信中LT码的编码技术研究

为了克服大气湍流对自由空间光通信(FSO)链路的影响,将LT码应用到FSO系统中,并结合基于部分信息LT码的修正转移鲁棒孤子分布(ISRSD),模拟了不同大气湍流强度信道,采用不同的编码方案进行模拟比较,结果表明:与RS码相比,误码率为10-4时,LT码获得大约2 dB的编码增益;相比于RSD,ISRSD能使译码开销降低1％～2％,且LT码采用ISRSD后,误码率为10-7时,系统获得0.2～0.5 dB的编码增益.     

FSO中分层空时编码的误码性能

分层空时编码(BLAST)虽然具有极高的频谱效率,能成倍提高光通信系统的信息传输速率,但BLAST系统的误码率较大,严重影响了光通信系统的可靠性。在描述了湍流信道中多输入多输出(MIMO)系统的信道模型后,针对多进制脉冲位置调制(Q-PPM)技术,推导出了采用线性译码算法时分层空时码的极大似然判决准则及其误码率公式,并比较了最大似然译码算法、线性译码算法、串行干扰消除译码算法的误码性能。最后,利用仿真实验进行了验证。结果表明:在自由空间光通信(FSO)中,串行干扰消除译码算法的误码性能更接近最大似然译码算法的性能,明显优于线性译码算法。在4×4系统中,当误比特率为2×10-2时,相对于最小均方误差(MMSE)译码算法,最大似然译码算法和MMSE-SIC译码算法的信噪比分别改善了约14.5 dB和7 dB。理论分析与实验结果相一致。     

光通信中基于分组Turbo码的一种改进Chase译码算法

为了适应光通信发展的要求,依据分组Turbo码(BTC)传统Chase译码算法的分析,提出了一种基于不对等可靠位数的改进新译码算法。使用该算法在每次迭代时将产生一个可靠度参数对外部信息进行修正,从而提高BTC的译码性能。仿真结果表明:在误码率(BER)为10-5且迭代4次的情况下,新BTC译码算法与传统Chase译码算法相比,其净编码增益(NCG)提高了0.9dB,并且在最差情况下给系统增加的译码复杂度都不大。     

Interleaved convolutional coding for the turbulent atmosphericoptical communication channel

The coding gain of a constraint-length-three, rate one-half convolutional code over a long clear-air atmospheric direct-detection optical communication channel using binary pulse-position modulation signalling is directly measured as a function of interleaving delay for both hard- and soft-decision Viterbi decoding. Maximum coding gains theoretically possible for this code with perfect interleaving and physically unrealizable perfect-measurement decoding were about 7 dB under conditions of weak clear-air turbulence, and 11 dB at moderate turbulence levels. The time scale of the fading (memory) of the channel was directly measured to be tens to hundreds of milliseconds, depending on turbulence levels. Interleaving delays of 5 ms between transmission of the first and second channel bits output by the encoder yield coding gains within 1.5 dB of theoretical limits with soft-decision Viterbi decoding. Coding gains of 4-5 dB were observed with only 100 μs of interleaving delay. Soft-decision Viterbi decoding always yielded 1-2 dB more coding gain than hard-decision Viterbi decoding     

基于孔径平滑效应的无线光通信接收孔径的设计

基于激光大气湍流传输理论,讨论了光强闪烁对无线光通信接收性能的影响。从孔径平滑效应出发．提出了一种结合信噪比、误码率、孔径平滑3方面来考虑接收孔径尺寸的设计方法。该设计方法克服了传统只考虑孔径平滑效应来设计接收孔径不准确的缺点,从而为设计接收孔径尺寸提供理论依据。用MATLAB对参考文献中的实验数据进行数值模拟,结果表明：在此实验数据下BER〈10^-6时,当SNR0为30dB时,最优接收孔径为4cm,当SMR0为35dB时,最优接收孔径为3cm。