大气激光通信系统中Turbo码译码性能仿真

由于大气激光通信信道对光信号的衰减极大,实际通信系统的编码应具有极强纠随机差错和纠突发差错的能力.针对大气激光通信信道的特殊性,结合当前优异的编码技术Turbo码对信道进行编码,通过对大气激光通信信道的分析对Turbo码编译码系统进行修正,建立了基于大气激光通信信道的系统模型,仿真分析了Turbo码实现低误码率的大气激光信息传输的可行性,并分析了采用不同算法和不同交织长度对系统性能的影响,为Turbo码在大气激光通信系统中的应用提供了理论基础.     

范德蒙阵列纠删码在嵌入式系统中的应用

针对范德蒙阵列纠删码算法,介绍了纠删码编译码过程,重点论述了范德蒙码编码算法和译码算法,提出了适合在嵌入式系统实现时的快速算法;在Matlab软件中构建了数字卫星广播系统(DVB-S)模型并进行了信道误码分布仿真,获得了DVB-S系统的误码分布,分析了在系统中使用范德蒙纠删码的可行性;提出了纠删码与系统中的纠错码级联使用模型,并对算法的纠错性能进行仿真,仿真结果表明级联模型能大大提高无线传输系统的可靠性。     

无线视频传输中的信源信道联合编码的研究

文章在研究信源信道联合编码方法的基础上,介绍了信源信道联合编码的产生背景、研究意义、应用环境,指出了信源信道联合编码在通信系统中的实际应用。结合编码码流的自身特点,给出了一种以图片组为单位的码流重要性模型,并根据此模型使用不同码率的Turbo码对H.264编码码流进行不等差错保护。     

基于符号的LDPC码在OFDM水声通信仿真

低密度奇偶校验码(LDPC)具有结构简单、编码增益高、在高斯信道下接近香农限的性能和可并行译码等特点,是当前通信领域研究的热点。水下有限带宽、多径时变和高噪声等特点的信道使信号在传输时,产生的突发和随机错误使系统误码率较高,通信质量难以保证。提出基于符号的LDPC码的OFDM水声通信系统,利用基于符号的迭代编译码算法可有效纠正突发和随机错误,且与高阶调制结合可以提高水下有限频谱利用率。仿真结果表明:基于符号的LDPC码相比传统主流的Turbo码和卷积码,能以更低信噪比达到正交频分复用水声通信系统误码率的要求。     

基于BCH码的无条件安全通信秘密编码

无条件安全通信系统利用信道的噪声特性,不需要像传统安全通信系统那样,必须有一个绝对安全的信道来进行密钥分发、密钥管理。秘密编码是无条件安全通信系统的关键技术,通过对最优检错码的二进制本原BCH码以及非最优检错码的二进制本原BCH码构造的秘密编码进行研究,给出秘密编码方法和秘密条件,最后进一步对其性能进行仿真,最终发现纠错编码中的最优检错码将是一类非常好的秘密编码,在无条件安全通信系统有很大的运用价值。     

基频可调激光声水下通信信号传输研究

针对开放式海洋环境通信特点,分析海气信道下行传输激光致声机理,提出基频可调激光跳频水下声通信方法,探讨激光跳频信号帧结构与信号传输特征.通过前导码间隔识别激光重频变化规律,研究水下传输的噪声信号与致声信号的频谱特性及分离方法,构建实验测量系统.实验结果表明,选择合适的下行光路光学结构可获得不同的致声能量效率.采用基频可调的ASK编码激光跳频通信能保证通信信息传输的安全性.在空海开放信道及弱信号环境下可满足数字信息的有效传送,为海洋通信提供新的技术途径.     

基于级联交织码的水下LED光通信误码性能分析

为了提升系统误比特率,减小基线漂移以及海水信道的吸收散射等特性对光信号产生的影响,采用了基于水下发光二极管(LED)光通信系统的低密度奇偶校验码(LDPC)-里所(RS)级联交织码方案,在模拟水下LED光通信实验系统的情况下,分析码字方案中RS码、LDPC码以及交织参量对系统误比特率性能的影响,得到了级联交织码方案的优化参量,并进行了实验模拟验证。结果表明,优化后的级联交织码系统与未编码系统、RS码系统、LDPC码系统相比分别可获得3.8dB,2dB,1.2dB的增益,可有效提高系统的误比特率性能。该研究为提高水下无线光通信系统的可靠性提供了参考。     

大气激光通信中的LDPC-BICM技术研究

针对大气激光通信系统的信道特性不稳定问题,为了加强纠错能力和码间抗干扰能力,提出将LDPC码和BICM相结合的编码调制技术应用于大气激光通信。针对大气信道特征建立了不同湍流条件下的信道模型,选取了合适的映射方式,并且在强湍流和弱湍流大气信道下,分别对不同的编码和调制方案进行了仿真分析。仿真结果表明,选取Gray映射的LDPC-BICM技术能够有效地改进系统性能。     

RS码在HDTV信号传输中的应用

将纠随机错误和突发错误的ＲＳ码应用于ＨＤＴＶ信道传输中，以ＲＳ码结合交错码来提高信道传输体制的纠错能力，提出了ＲＳ码的编码方案，译码方案及交错方案。从计算机模拟的结果可以看出：采用ＲＳ码可使信道传输的误码率从１０＾－５降至１０＾－８。若将ＲＳ码一ＴＣＭ码级联，可进一步提高整个系统的编码增益，使得编码增益比无编码前增加３ｄｂ－５ｄｂ。     

空间光通信RS-INTERLEAVING信道编码研究

分析了空间激光通信的两种信道数学模型--自由空间光通信信道和大气激光通信信道,针对信道时变突发的特点,引入信道编码技术和交织技术,交织对发送信号进行扰码以克服大气信道相关性,Reed-Solomon(RS)线性分组码克服信道的突发错误,并进行一定程度的纠错.计算机仿真结果表明,RS编码和交织技术非常适合空间光通信信道,能大大降低系统的误码率.     

时频调制技术在水下激光通信中的应用

从分析海水性质对水下激光通信质量产生的影响出发,介绍了一种将时频调制技术应用于水下激光通信的方法,并对该方法的误码率性能通过计算机模拟与理论值进行比较分析.最后,讨论了分集重数与通信质量的影响和建议的适用范围,为水下激光通信抗衰落、高通信质量系统的设计提供参考.     

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。     

时钟抖动对水下激光MPPM通信的误码影响分析

多脉冲位置调制(multi-pulse position modulation,MPPM)与脉冲位置调制相比具有能量信息效率高和带宽低的优点,是水下激光通信中一种有效的通信方式.为了研究时钟抖动对激光水下多脉冲位置调制通信的误码影响,在分析MPPM时钟抖动时的性能的基础上,通过理论计算提出了MPPM最小误比特率的映射列表的方法,分析并仿真了MPPM使用二进制码和格雷码两种编码方式的误比特率.结果表明,在相同的传输带宽和传输速率下,使用格雷码编码的MPPM误码性能优于二进制编码,且MPPM的性能优于脉冲位置调制,误比特率降低约2.4dB.该研究结果对提高水下激光通信性能具有一定的理论参考价值.     

LDPC码在水下激光通信中的研究

为了研究低密度奇偶校验码在水下激光通信系统中的性能,采用软判决迭代译码算法对系统误比特率进行了仿真,并对水下激光通信的信道模型和低密度奇偶校验码的编译码方式进行了探讨.在一定码长和调制阶数条件下,当信号光子数ns增大时,可以使误比特率降到10-5以下.结果表明,通过利用光电检测输出的软信息进行低密度奇偶校验软判决译码可以明显地降低系统误比特率.     

水下光电成像技术与装备研究进展(上)——水下激光距离选通技术

激光距离选通成像技术是当前国内外不断发展且应用有效的水下光电成像技术之一,国外20世纪90年代后陆续公开了一些水下光电成像探测系统和实验结果.结合海洋资源勘探、水下救援和侦察等应用领域的需求,全面介绍并对比分析了当前国内外典型水下激光距离选通成像装置和性能水平,讨论了其技术特点,对水下激光距离选通成像技术的发展和装置应...     

一种水下激光声通信声源的设计方法

单个激光声脉冲具有脉宽窄、频带宽的特点,不适于远距离水声通信。为了改善激光声通信声源的频谱特性,提高通信性能,采用对激光声进行调制的方法,建立了调制激光声码元的数学模型,基于该模型,提出一种调制激光声源的设计方法,该方法使调制激光声码元频谱的能量集中体现在调制特征的频率上,降低了信号的频谱宽度,更利于激光声信号在水声信道中远距离传播;推导了在热膨胀机制和光击穿机制下调制激光声码元的调制参量,利用实验获得的热膨胀和光击穿激光声脉冲,仿真了该方法下的调制激光声码元,并分析其频谱特征。结果表明,该声源调制方法是正确和有效的。     

一种改进的OFDM水声通信频偏估计算法

在OFDM水声通信中,由于OFDM系统对频率偏差的敏感性和水声信道的复杂性,载波频偏估计显得尤为重要。本文首先研究了Song和M engali两种频偏估计算法,提出了一种改进的反馈重复频偏估计算法,该算法不仅保持了高精度,增大了估计范围,而且运算复杂度也较小。还在理想条件下对这种改进算法与以上两种算法进行了性能分析比较。此外,还在多径衰落的水声信道下对Song算法和改进方法进行了仿真比较。     

大气信道下窄线宽激光器对相干通信系统性能影响研究

在空间下行相干激光通信系统中,激光器的线宽大小会影响通信系统的性能,而窄线宽激光器能有效降低激光器线宽引起的激光器相位噪声,目前已经成为相干激光通信系统的首选。光信号在大气信道传输时,大气湍流会引起光信号强度和相位的波动,从而进一步影响系统的通信性能。针对上述问题,基于四相移键控(Quadri Phase Shift Keying, QPSK)通信系统的工作原理,进一步考虑窄线宽激光器线宽和大气湍流引起的光信号强度和相位的波动,给出了空间下行QPSK通信系统误码率模型。并基于该模型,数值仿真分析了窄线宽激光器对空间下行相干激光通信系统性能的影响。结果表明：大气湍流不仅严重影响系统性能,也会弱化激光器线宽对系统性能的影响。而对于大气湍流影响而言,其引起的相位波动要大于光强波动的影响。此外,随着通信速率增大,激光器线宽对于系统性能影响也会随之降低。文中对于空间下行相干激光通信系统的优化设计和调试具有一定的实际参考意义。     

Synchronization techniques for underwater acoustic communications

Underwater acoustic channel is a challenging medium for communication due to the presence of significant multipath, high noise, frequency-dependent propagation loss, and high and non-uniform Doppler spread. Doppler shift is non-negligible in underwater communication due to the low velocity of underwater signals. Synchronization and Doppler estimation are important requirements for achieving good performance in this channel. Synchronization algorithms that give good performance in radio communication do not work well in underwater communication. Hence, this area has received a lot of attention from researchers. This paper surveys important works in the area. The techniques proposed in the literature for frame synchronization, frequency and phase synchronization, and timing synchronization in single carrier communications are reviewed here. The synchronization techniques proposed for OFDM, MIMO OFDM, and spread spectrum communication are also surveyed. Doppler estimation methods proposed in the literature are also reviewed. It is found that most of the recent works in underwater acoustic communication focus on OFDM synchronization. Deep learning-based methods proposed in the literature are also reviewed. Key open problems and areas that require future research attention in the field of synchronization and Doppler estimation in underwater communications are highlighted in this paper. The area needing most attention of underwater communication researchers was found to be MIMO OFDM due to the difficulty in synchronization in such systems while used in underwater communication. Reducing the computational complexity of the algorithms used is also important for future work. Schemes that work with Doppler due to relative velocity over 10 m/s also need to be developed.     

Signal processing for underwater acoustic communications

The performance and complexity of signal processing systems for underwater acoustic communications has dramatically increased over the last two decades. With its origins in noncoherent modulation and detection for communication at rates under 100 b/s, phase-coherent digital communication systems employing multichannel adaptive equalization with explicit symbol-timing and phase tracking are being deployed in commercial and military systems, enabling rates in excess of 10 kb/s. Research systems have been shown to further dramatically increase performance through the use of spatial multiplexing. Iterative equalization and decoding has also proven to be an enabling technology for dramatically enhancing the robustness of such systems. This article provides a brief overview of signal processing methods and advances in underwater acoustic communications, discussing both singlecarrier and emerging multicarrier methods, along with iterative decoding and spatial multiplexing methods.