光通信系统中一种新颖的随机交织型级联码方案

基于LDPC码,提出一种新颖的随机交织型级联码(RICC,random interleaved concatenatedcode)方案。在编码阶段,根据LDPC码中不同度数的变量节点采用不同纠错能力的BCH外码,分别进行保护的思想进行集分割编码;在译码阶段,采用硬判决辅助软判决的联合迭代译码。不同于传统的单极型和交织型级联方式,它是一种根据LDPC码变量节点(VN)度数来决定交织深度,因而交织方式是随机的。仿真结果分析表明,在误比特率(BER)为10-8时,四集合分割的RICC-4P的净编码增益(NCG)比无分割的单级型级联码提高了0.15dB,比ITU-T G.709和G.975.1标准中的RS(255,239)、RS(255,239)+CSOC(n/k=7/6,J=8)级联码和开销为25%的正交级联BCH码的NCG分别提高了3.0、1.5和0.4dB,其纠错性能的提升得益于采用集分割保护和硬判决辅助软判决的联合迭代译码。     

迭代译码的级联Reed-Solomon乘积码与卷积码

该文提出用Reed Solomon(RS)乘积码作为外码,卷积码作为内码的级联码方案并且内外码间用Congruential向量生成的交织图案对RS码符号进行重排列。对此级联码采用的迭代译码基于成员码的软译码算法。当迭代次数达到最大后,通过计算RS码的校正子,提出一种纠正残余错误的方法,进一步提高了系统的误比特性能。仿真结果表明,在AWGN信道中与迭代译码的级联RS/卷积码相比,当误比特率为1e-5时,新系统的编码增益大约有0.4 dB。     

一种光通信中基于LDPC码的新颖级联码

基于SCG(4,k)码的构造方法对SCG-LDPC码进行优化改进,构造一种适用于光通信系统的新颖LDPC(3969,3720)码,通过增大其码长,构造码率为95.1%的新颖SCG-LDPC(6561,6240)码,使其码率更符合光通信系统的高码率要求。并用SCG-LDPC(6561,6240)码与码率为94.5%的BCH(127,120)码进行级联,构造出一种新颖的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码。仿真分析表明:在误码率为10-7时,新构造的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码的净编码增益比已广泛应用于光通信系统的经典RS(255,239)码和SCG-LDPC(6561,6240)码分别提高了2.27dB和0.49dB。因而该级联码更适合于光通信系统。     

基于DTMB中LDPC码与BCH码的乘积码构造

中国地面数字电视传输(DTMB)标准中的级联码能够有效降低低密度奇偶校验(Low-Density Parity-Check,LDPC)码的误码平层以获得极低的误比特率。基于DTMB标准中LDPC码与BCH码提出了一种性能优越的乘积码构造方案。构造的乘积码不仅性能优于级联码而且编译码复杂度与级联码相当,代价是较大的译码延时与较大的存储量。仿真结果表明,在码率相同且误比特率为1×10-7时,与级联码相比,构造的码长最长的乘积码可获得约0.12 dB的编码增益。     

基于无线光通信的增强型FEC研究

根据无线光通信信道的特点,提出了一种改进的EFEC(Enhanced FEC)级联码构造结构--外码+外交织器+内码+内交织器.在这种改进的结构下,研究了RS级联码在无线光通信信道中的纠错性能,以及交织器在级联码中对纠错性能的影响.得到了一种适合于无线光通信信道的高编码增益的级联码方案--RS(255,239)+外交织器+RS(31,21)+内交织器,编码增益改善了2～16dB.     

光通信系统中前向纠错码的一种改进方案

对现有的前向纠错(FEC)编码技术提议了一种基于交织连续型级联码的改进方案.仿真结果分析表明:具有交织的连续型级联码RS(255,239) RS(255,239)和RS(255,239) RS(255,223)是两种纠错性能优良、冗余度适中、易于实现的码型,在误码率为10-12时,它们的净编码增益(NCG)比RS(255,239)码分别大2dB～3dB,因而它们更适用于高速长距离光通信系统.最后,探讨了该新型级联码的帧结构安排,为其硬件的设计打下了一个坚实的基础.     

基于水印位的信道估计对100 Gb/sPDM-DQPSK光通信系统中低密度奇偶校验码纠错性能的提升

针对高速光通信系统中高斯白噪声和偏振模色散(PMD)引起的干扰问题,研究了一种改进的前向纠错方法,通过向低密度奇偶校验(LDPC)码中插入具有固定信息的比特位("水印位")来估计信道,并将其与译码算法结合构成新的算法。研究发现,若以误比特率(BER)低于10-9为标准,则在纠错性能方面,高斯信道中含16、32位水印位的LDPC码与卡方信道中传统的LDPC码相比,所需的光信噪比(OSNR)值可分别减少约0.25dB、0.35dB;当考虑高速光通信中的PMD时,在差分群时延(DGD)为20ps和30ps时,含16、32位水印位的LDPC码与传统LDPC码字相比,所需OSNR值可分别减少约0.63dB、0.98dB和1.16dB、1.87dB。     

LDPC-RS级联码在地空宽带数据链中的应用

无人机地空宽带数据链常采用RS卷积级联码或低密度奇偶校验码(LDPC)的信道纠错编码方式。随着传输容量需求的快速增长,无人机地空宽带数据链系统面临带宽受限的严重压力,而且数据在传输过程中容易受多径衰落的影响。针对RS卷积级联码传输效率低和LDPC码受多径衰落影响大的问题,提出了一种LDPC-RS级联码加数据交织的数据传输方案,LDPC作为内码、RS作为外码使用,内外码之间通过数据交织解决多经衰落的影响。仿真结果表明,该方案保留了RS卷积级联码和LDPC码各自的优点,提高了地空宽带数据链数据传输质量。     

光通信系统中交织型级联码性能的研究

对光通信系统中单级型级联码和交织型级联码的纠错性能进行理论研究与仿真分析后表明:交织型级联码的纠错性能与单级型级联码基本相当,与经典的RS(255,239)码型相比,其净编码增益(NCG)大得多,纠错性能有很大的提升;交织型级联码的冗余度比单级型级联码要低得多,并且还具有比单级型级联码更强的纠突发差错能力。因而交织型级联码更适合光通信系统的实际应用要求。     

一种改进的OFDM水下可见光无线通信系统

在水下直流偏置光无线通信正交频分复用(UOWC-DCO-OFDM)系统中, 为了保证光信号在发射端具有较低峰均比(PAPR)并在水下可进行远距离低误比特率传输,采用了子载波预留、最小二乘算法(TR-LSA)与压扩变换相结合的方法,同时运用优化的神经网络对水下环境进行信道估计,并基于该方法在接收端设计信道均衡器,以应对水下环境对光信号的强衰减。结果表明,UOWC-DCO-OFDM系统的PAPR降低9dB,且在信噪比为10dB时误比特率低于10-3,达到水下无线光通信的误比特率标准。该系统可实现光信号水下远距离、低误比特率传输。     

基于LDPC码的相干光通信QNSC系统方案

针对光网络物理层安全通信问题,提出了基于低密度奇偶校验(LDPC)码的相干通信量子噪声流加密(QNSC)系统方案,将码率为9/10的LDPC码和离散傅里叶变换正交频分复用(DFT-OFDM)技术应用在系统方案中,最后对该方案进行了实验验证。实验结果表明:经过传输跨距为40 km、80 km、120 km和160 km的标准单模光纤后,LDPC码有效地降低了系统误码率,改善了系统通信的安全性,同时不会对系统的基本性能造成影响。     

Improved forward error correction technology of RS-LDPC cascade code in optical transport network

With the continuous development of optical communication and the increase in data transmission volume, optical transport network (OTN) has become the focus of research in next-generation transmission networks. In the process of data transmission, errors caused by noise often occur, resulting in an increase in the bit error rate (BER) and a decrease in the performance of the optical communication system. Therefore, we use forward error correction (FEC) technology in OTN for error control to improve the transmission efficiency of signals in OTN and reduce the BER. Standard FEC technology uses RS(255,239) code. On this basis, since the performance of low density parity check (LDPC) code is close to the Shannon limit, we propose a method of cascading RS code and LDPC code. Applying this improved FEC technology to OTN, the simulation results show that the improved FEC technology has a reduced BER compared with the standard FEC technology. When the BER is at the 10-3 level, the performance is improved by about 1.7 dB.     

水下光通信防恶性码卷积码设计

为了防止在水下光通信系统中激光器发送长"0"或长"1"信号序列,避免通信系统发生无穷多个比特错误,采用一种新的卷积码编码方案,进行了编码设计和Viterbi译码理论分析与误比特性能仿真验证,用VHDL语言实现了编码器现场可编程门阵列设计,得到了编码系统与未编码系统的误比特率和达到同样误码性能所需的信噪比。结果表明,这种编码能够降低水下无线光通信系统的误比特率,提高通信的可靠性,降低系统对信噪比的需求。     

基于LDPC码和BPPM的无线光通信系统性能研究

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,在已知信道衰落信息(CSI)和未知信道衰落信息(NCSI)条件下,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和二进制脉冲位置调制(BPPM)的无线光通信系统性能,论述了BPPM光通信信道对称性的特点,并与基于LDPC码和OOK调制的光通信系统性能进行了比较。结果表明,在NCSI和CSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统相对于基于LDPC码和OOK调制的系统均有更优异的差错性能;在NCSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统的性能相对于CSI情况下的系统性能损失并不大;且采用LDPC码BPPM相对于LDPC码OOK调制的光通信系统,随着湍流强度的增大系统性能损失较小。因此,基于LDPC码和BP-PM的光通信系统在不需要信道衰落信息估计的情况下,能获得较大的编码增益,便于工程实现,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

基于LDPC码的无线光通信副载波误码性能分析

为了研究信道编码技术对无线光通信副载波系统差错性能的影响,基于无线光通信链路噪声特性,建立了大气信道等效数学模型。采用低密度奇偶校验(LDPC)码作为信道编码方式引入无线光通信,在不同光强闪烁指数下对基于副载波相移键控调制无线光通信系统进行了差错性能仿真,比较分析了LDPC编码前后副载波调制系统的误比特率,并对二相相移键控及四相相移键控两种系统进行了对比。结果表明,副载波二相相移键控调制系统的差错性能优于四相相移键控系统,同时LDPC码在弱湍流信道具有优越的纠错能力,可以获得比未编码系统较高的编码增益,在无线光通信领域具有一定的应用价值。     

无线光通信中的空时编码研究进展(四)

级联编码是一种提高系统纠错能力以逼近香农限的高效编码方式。当信道编码与空时编码结合使用时性能会大大提升,因此级联空时码研究成为空时编码研究的重要方向之一。笔者介绍了RS 码、LDPC 码与空时码的级联方案,以及在不同大气湍流条件下的误码率特性,并对其进行了仿真分析。结果表明:级联空时码可以极大地改善大气激光通信系统的性能,抑制大气湍流效应,有利于获得编码增益,进一步改善系统的误码性能。     

Construction of a new regular LDPC code for optical transmission systems

A novel construction method of the check matrix for the regular low density parity check （LDPC） code is proposed. The novel regular systematically constructed Gallager （SCG）-LDPC（3969,3720） code with the code rate of 93.7% and the redundancy of 6.69% is constructed. The simulation results show that the net coding gain （NCG） and the distance from the Shannon limit of the novel SCG-LDPC（3969,3720） code can respectively be improved by about 1.93 dB and 0.98 dB at the bit error rate （BER） of 10^-8, compared with those of the classic RS（255,239） code in ITU-T G.975 recommendation and the LDPC（32640,30592） code in ITU-T G.975.1 recommendation with the same code rate of 93.7% and the same redundancy of 6.69%. Therefore, the proposed novel regular SCG-LDPC（3969,3720） code has excellent performance, and is more suitable for high-speed long-haul optical transmission systems.     

A novel QC-LDPC code based on the finite field multiplicative group for optical communications

A novel construction method of quasi-cyclic low-density parity-check(QC-LDPC) code is proposed based on the finite field multiplicative group,which has easier construction,more flexible code-length code-rate adjustment and lower encoding/decoding complexity.Moreover,a regular QC-LDPC(5334,4962) code is constructed.The simulation results show that the constructed QC-LDPC(5334,4962) code can gain better error correction performance under the condition of the additive white Gaussian noise(AWGN) channel with iterative decoding sum-product algorithm(SPA).At the bit error rate(BER) of 10-6,the net coding gain(NCG) of the constructed QC-LDPC(5334,4962) code is 1.8 dB,0.9 dB and 0.2 dB more than that of the classic RS(255,239) code in ITU-T G.975,the LDPC(32640,30592) code in ITU-T G.975.1 and the SCG-LDPC(3969,3720) code constructed by the random method,respectively.So it is more suitable for optical communication systems.     

基于深度学习的水下无线光通信信噪比改善研究与实现

复杂的水下环境造成了水下光信号的质量下降,为提升水下无线光通信系统信号信噪比,结合深度神经网络提出了一种信噪比改善方法,该方法通过信号频谱有效抑制了信号噪声。实验结果表明:针对1 m传输距离的水下无线光通信16阶正交振幅调制-正交频分复用(16QAM-OFDM)信号,该方法可以实现约17 dB的信噪比提升同时误码率降低至1.709×10-3,可应用于水下无线光通信系统中提升传输性能,且具备一定的泛化能力。     

级联纠错编码DS/BPSK系统性能分析与仿真

为了研究级联编码对DS/BPSK系统性能的影响,设计了一种基于RS与卷积码级联编码的DS/BPSK系统,分析了该级联编码直扩系统的性能,仿真了在纠错编码参数发生改变时的系统性能。仿真结果表明,级联编码的DS/BPSK系统性能比单码编码的DS/BPSK系统性能要好。在RS码参数保持不变时,降低卷积码的码率,采用软判决方式译码以及多比特软判决,能有效提升系统性能;同时,交织在一定程度上能改善系统的性能。