自由空间光通信中极化码译码方法研究

针对自由空间光通信中极化码译码复杂度高的问题,提出了一种适用于大气湍流信道的具有较低译码复杂度的分段CRC辅助SCL剪枝译码算法。将剪枝算法引入大气湍流信道下的极化码译码中,采用分段循环冗余校验作为检错单元,剪枝算法减少SCL译码的译码路径,进而降低极化码译码复杂度。仿真结果表明,在不同湍流强度下,该译码算法可以获得优于SCL译码算法的误码性能,并可通过改变性能损失值,获得较低的译码复杂度。     

自由空间光通信中一种低复杂度的极化码构造方法

针对目前在大气湍流信道中没有合适的极化码构造方法的问题,基于自由空间光通信系统,提出将高斯偏序应用于大气湍流信道的极化码序列构造中.描述了高斯偏序方法构造极化码的方法,在Matlab中使用蒙特卡洛仿真分析了σ20=0.2的湍流信道下32条子信道的误码率情况和不同湍流强度下传输错误概率情况,并与高斯偏序方法构造的极化码序...     

自由空间光通信下SCB-Spinal码的性能分析

针对自由空间光通信中Spinal码译码复杂度高及不等差错保护问题,提出一种分段循环冗余校验（CRC）、Spinal码与BCH码级联的SCB-Spinal码方案。通过分段的CRC校验提前终止过程,减少解码计算量,降低了译码复杂度,并在尾部级联BCH码对易错的尾部信息进行纠错保护。仿真结果表明：在不同湍流强度下,SCB-Spinal码方案都有效地降低了译码复杂度并获得了更好的误码率性能,在弱湍流强度低信噪比情况下较传统Spinal码方案降低了约62%的复杂度,速率也有0.04～0.17 bit/symbol的性能提升;在中强湍流强度影响下,较传统Spinal码方案降低了50%～60%的复杂度。在为自由空间光通信中Spinal码的高效应用提供了一种解决方案。     

基于双模turbo码的自由空间光通信系统特性分析

在自由空间光通信(FSO)系统中,大气信道的信噪比(SNR)特性对系统的通信性能影响很大,提出了双模turbo码的编码方案.从研究大气对自由空间光通信系统的影响出发,在分析了大气信道特性后建立了大气信道信噪比和能见度的关系,详细阐述了双模turbo码的编码、译码原理.应用建立的大气信道的信噪比关系,仿真分析了大气信道的信噪比和大气能见度的关系和两种编码条件下自由空间光通信系统的误码率(BER).结果表明,对于一个实用的无线光通信系统,在要求系统的误码率低于10-5时,基于双模turbo码的系统所要求的信道信噪比比基于普通turbo码的系统的要求低1 dB.因此在相同的信噪比条件下,相对于普通turbo码,双模turbo码能有效降低系统的误码率.     

基于极化码的无线光通信副载波误码性能分析

提出了一种基于极化码的无线光信道副载波调制方法,给出了极化编译码的具体算法过程,并将其应用于无线光通信系统。在不同大气湍流强度下,对系统的差错性能进行了仿真分析,其重对基于极化码的二相相移键控和四相相移键控两种调制方法的误码率进行了对比,结果表明,采用极化码的副载波二相相移键控调制系统的性能优于四相相移键控系统。最后,实验比较分析了极化编码前后副载波调制系统的误比特率,结果表明,在无线光通信大气湍流信道模型下,采用副载波极化码编码调制技术可使误码率性能改善一个量级。     

一种适用于大气弱湍流信道的极化纠错编码调制方案

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,基于高斯近似的方法计算分析信道的极化现象,提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化编码调制方案,并对其性能进行了仿真分析.不同湍流强度下采用串行抵消译码算法时的仿真结果表明,相比于递归构造方案,文中所提方案在达到1e-5误码率时可获得大约1.0dB到1.4dB的编码增益提升.对极化码分别采用开关键控（OOK）调制与脉冲位置调制（PPM）时的仿真结果表明,采用2-PPM的极化编码调制方案可有效提升无线光通信链路在弱湍流条件下的译码纠错性能.     

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.     

无线光通信下极化码DNN-NOMS译码方法研究

针对无线光通信中大气湍流引起极化码置信度传播译码性能不佳的问题,提出了一种无线光通信下极化码DNN-NOMS （Deep Neural Networks-Normalized and Offset Min-Sum）译码方法。首先,把传统的极化码置信传播译码算法因子图转化为类似于低密度奇偶校验（Low-density Parity Check, LDPC）码的Tanner图,在Tanner图展开并转化为深度神经网络（DNN）图形表示的基础上,将MS（Min-Sum）译码方法同时添加归一化因子和偏移因子来给Tanner图的边赋予权重,简化极化码对数似然比的计算方法,通过限制训练参数的数量,选取在损失函数最小的条件下的因子参数,训练得到最优归一化因子和偏移因子的译码模型。仿真结果表明,在不同的大气湍流强度下,该译码方法以牺牲较小的存储空间为前提的情况下能选取更优的归一化因子和偏移因子参数,从而获得更好的误码率性能,且大幅度降低译码复杂度;在误码率为10?4时,DNN-NOMS译码方法能产生0.21~3.56 dB的性能增益,且将迭代次数的运算次数降低87.5%。     

自由空间光通信中的MIMO极化编码方法

针对自由空间光通信链路性能易受大气湍流影响的问题,构造了一种适用于自由空间光通信的多输人多输出(MIMO)极化编码方法.基于通用偏序法、极化编码、调制及MIMO技术联合优化快速构造极化码,并在大气湍流信道下进行仿真分析.实验结果表明,在不同构造方法及编码方案下,MIMO极化编码方法能在保持低复杂度的同时使系统获得更好的性能.在强湍流条件且误码率为10-4时,相比Monte Carlo方法,偏序法的编码增益约为0.2dB,且离线构造的计算复杂度可忽略不计;强弱湍流条件下,相比单输入单输出(SISO)-polar方式,MIMO(2×2)-polar方式的编码增益约为1.1～1.6 dB,具有明显的分集优势.     

新型度分布的LT码在自由空间光通信中应用

由于自由空间光通信(FSO)受到大气湍流效应的影响,运用信道编码技术来保证FSO系统的稳定性。研究LT码原理,并将其引入FSO系统。分析LT码度分布需要满足的条件,引用泊松鲁棒孤子度分布来减小LT码译码开销、降低编译码复杂度,并应用于FSO系统来提高FSO系统性能。采用MATLAB进行仿真,比较泊松鲁棒孤子度分布与鲁棒孤子度分布的性能,并模拟在不同湍流信道中的FSO系统误码率。结果表明,泊松鲁棒孤子度分布具有较小的平均度值,能够减小LT的译码开销、降低编译码复杂度;且应用泊松鲁棒孤子度分布的LT码能够降低FSO系统中的误码率,保证FSO系统稳定。     

大气无线光通信系统中一种正交空时分组码编译方法

为了降低湍流对大气无线光通信的影响,提高无线光通信系统性能,提出了一种4发射天线、4接收天线的无线光多发射多接收系统模型,针对该模型设计了一种正交空时分组码(OSTBC)编译方法,并对该码的平均误比特性能进行了仿真分析。结果表明,该方案具有很大的分集优势,可获得的最大分集度为16,达到了4发4收系统所能获得的最大空间分集增益,同时该编码方法与传统的Alamouti方案一样能实现最大传输速率。通过对译码算法进行简单修改,OSTBC编译方法也可以应用在接收天线数目为1,2或3个的多光束发射和接收系统中。     

基于FSO系统的多进制LT码性能分析

为克服空间光通信(FSO)链路受大气湍流效应的影响,将LT码应用到FSO系统中.多进制LT码具有较高的传输效率.提出一种新型度分布函数来改善多进制LT码的译码性能.计算不同进制LT码的译码失败率,并模拟强湍流信道,对采用不同编码方案的FSO性能进行仿真.结果表明:采用新型度分布的LT码能够降低译码失败率,且能有效改善FSO系统在强湍流情况下的性能.     

基于TPC的大气无线光通信差错性能分析

为克服大气湍流引起的随机和深度衰落影响,将Turbo乘积码(TPC)引入无线光通信系统中.在构建大气无线光系统模型基础上,分析了TPC的抗突发错误能力,推导了弱湍流和高斯级联信道下接收信号的置信度度量计算方法,并对TPC编码前后大气无线光通信系统差错性能及不同参数的影响进行分析.结果表明,TPC可以有效补偿大气信道中的...     

Performance enhancement of free space optical communication system using beam-optimized serial relaying in saturated atmosphere with pointing errors

In this paper, the performance improvement of a free space optical communication system with multi-hop and beam optimization has been studied. Novel closed-form expressions for the end-to-end average bit error rate, outage probability and average capacity of multi-hop free space communication system with decode-and-forward relaying are derived. Beam optimization is done using Nelder–Mead simplex algorithm. A composite channel model using atmospheric attenuation, turbulence and pointing errors is used to model the atmospheric impairments. The saturated atmospheric conditions are modeled by negative exponential channel model, and pointing error effects are considered by normalized jitter standard deviation parameter. The performance of the free space optical communication system in terms of end-to-end average bit error rate, outage probability and average channel capacity in saturated atmospheric turbulence conditions and pointing errors is significantly enhanced by using beam-optimized serial relaying with decode-and-forward transmission. The simulation results obtained by Monte Carlo simulation are in agreement with the results obtained from the closed-form expressions.     

一种基于分段CRC码级联Hash极化码的设计

极化码作为一种线性分组码，具有较低的编码复杂度和确定的构造，但当其为中短码长时，性能会有所降低。提出一种基于分段循环冗余校验（cyclic redundancy check，CRC）码级联Hash极化码的设计方法，该方法在原有Hash极化码（Hash-Polar）的基础上，采用CRC分段校验进行双校验，分段CRC码在译码过程中能辅助路径度量，即对译码路径进行修饰，以此提高路径选择的可靠性，提高性能；另外，分段校验是将校验码分散地添加到输入的信息序列中，译码时对于CRC不通过的情况，可提前终止译码路径以省去不必要的译码计算量。最后，译码结束时，Hash校验码对修饰后的L条路径进行校验，选出最佳译码路径。仿真结果表明，所提出的设计方法比 CRC 辅助的 Hash 极化码（Hash-CRC-Polar）误码性能更优异。在高斯信道下，当码长为 128 bit、码率为 1/2、误码率为 10^-3时，所提出的基于分段 CRC 校验码的 Hash 极化码比Hash-CRC-Polar获得了约0.25 dB的增益。