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。     

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.     

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.     

自由空间光通信中的CRC-LT编码性能研究

LT码是一种无码率的线性分组码,具有很强的信道适应性和低复杂度。文中提出一种CRC码与LT码级联的编码方案（CRC-LT码）,CRC-LT码通过调整译码开销来保证FSO系统的可通率和使LT码在FSO系统中获得的编码增益。通过建立分析模型,推导出在给定信道条件下的数据恢复率。最后,利用Gamma-Gamma信道模型进行CRC-LT码的编译码过程仿真,并给出数据恢复率与信道条件、信噪比和译码开销的关系,以及FSO系统的误码率。仿真结果表明,CRC-LT码在牺牲一定译码开销后能够获得更高的编码增益,有效保证FSO系统的可通率。     

基于LDPC编码的双工逆向调制自由空间光通信系统

在逆向调制(modulating retro-reflector,MR R)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中, 激光信号在传输过程中受到双程大气湍流的严重影响,导致系统误码率性能恶化。本文提出 采用低密度奇 偶校验编码(low density parity check,LDPC)方法来降低MRR FSO通信系统的误码率, 并且尝试使用微角 锥棱镜阵列(microcorner cube retroreflector arrays,MCCRA)来改善MRR FSO信道的传 输稳定性。本项研究 中搭建了MRR FSO通信实验平台,进行了基于LDPC编码的频分双工MRR FSO通信实验。实验结 果表明 使用LDPC编码的MRR FSO系统增益约为3dB,使用微角锥棱镜阵列作为MRR FSO反射器件能够 通过补 偿大气湍流引起的相位畸变来提升系统性能。结果还证明了LDPC编码相较于MCCRA,更能够 提升MRR FSO系统的误码率性能。由此可见,将LDPC编码方式与微角锥棱镜阵列结合运用于MRR FSO系 统能获得更加优化的系统性能。     

自由空间光通信下对称Spinal码的性能分析

针对Spinal码不等差错保护性质而引起的差错控制性能不佳的问题,本文提出在自由空间光通信中采用对称Spinal码提高信息传输性能。通过反向编码过程提高传输速率、抗噪性能,降低误码率。并用迭代译码方式降低译码复杂度。仿真结果表明在大气湍流信道中,对称Spinal码比Spinal码在传输速率性能上有007～015 bit/s的提升;信噪比较高时,对称Spinal码相比于Spinal码具有更好的鲁棒性。码长较短时,对称Spinal码的误码率明显优于RS码、Polar码和Spinal码,误码率为1×10-4时,分别产生了05dB,175dB和04dB的增益。     

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.     

自由空间光通信中极化码的应用研究

【目的】在自由空间光（FSO）通信中,大气湍流效应会导致通信链路性能下降。【方法】文章提出了一种极化码信道编译码方案,使用蒙特卡洛算法构造了针对FSO通信中常见的Gamma-Gamma分布大气湍流信道的极化码。比较了文章提出的极化码编译码方案与未编码以及相近码长的低密度奇偶校验（LDPC）码在Gamma-Gamma分布大气湍流信道下的误码率（BER）。【结果】仿真结果表明,所提极化码与未编码比较时,在弱湍流强度下,当信噪比>6.7dB时,极化码方案性能相较于未编码更优;在中湍流强度下,当信噪比>10.3dB时,极化码方案性能相较于未编码更优;在强湍流强度下,当信噪比>11.5dB时,极化码方案性能相较于未编码更优。所提极化码与LDPC码比较时,在弱湍流情况下,当信噪比>7.1dB时,极化码整体性能优于LDPC码;在中湍流条件下,当信噪比>10.6dB时,极化码整体性能优于LDPC码;在强湍流条件下,当信噪比>12dB时,极化码整体性能优于LDPC码。此外,在码长短、码率低和译码宽度小时,文章所提出的极化码编译码方案具有更优的性能。【结论】使用所提极化...     

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。     

基于MSK和LT码的联合迭代译码算法

传统的简单级联编码调制系统在译码时会造成软信息损失.提出了一种基于MSK和LT码的联合软迭代译码算法,设计了算法的系统模型.利用LT码的软译码和MSK调制的SISO算法,进行联合软迭代译码,提高了编码调制系统的性能.仿真结果表明:在误码率为10-4时,提出的算法比传统的简单级联编码调制算法约有1.5 dB的编码增益.     

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...     

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.     

RoFSO系统中4FSK仿真及其误比特率性能分析

将射频技术应用到自由空间光通信具有独到的优势。为了研究自由空间光载射频技术,在四进制频移键控调制解调理论基础上,以自由空间光通信为应用背景,采用仿真,从时域角度对四进制频移键控系统进行了编码及解码研究,并推导了经过高斯噪声和瑞利信道后系统误比特率及信道容量。两种解调法的系统误比特率仿真结果表明,当信噪比为12dB时,过零检测法的系统误比特率达到10-15,明显优于相干解调法。     

基于循环中国剩余定理和改进的PEG算法的IRA码

为了避免交织器产生的时延,通过改进的渐进边增长(PEG)算法和循环中国剩余定理构造了一种不规则重复累积(IRA)码.与常规的IRA码相比,提出的码字具有半随机半结构化形式,不需要设计交织器,且码长选择更加灵活.仿真结果显示,在码率为1/2的条件下,当误码率为10-6时,构造的IRA(1 000,500)码与PEG-IRA(1 000,500)码和基于剩余类数对的IRA(1 000,500)码相比,在对应的相同条件下分别取得了0.2 dB和0.1 dB左右的净编码增益提升;且在码率为3/4时,所构造的IRA(16 200,11 880)码比相同码长和码率的DVB-S2标准LDPC码净编码增益提高了约0.1 dB左右.     

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。     

自由空间光通信中相干OFDM系统性能分析

结合正交频分复用（OFDM）技术和相干探测的优势,研究了相干OFDM自由空间光通信（FSO）系统的误码性能,考虑了OFDM映射方式以及映射阶数对系统误码性能的影响。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别从平均信噪比和所需平均接受光功率的角度考虑了系统在弱、中和强湍流三种情况下的误码性能。在此基础上,推导了系统误符号率的闭合表达式。仿真结果表明,相干探测下OFDM FSO系统可以较好地克服大气湍流效应,在弱、中湍流情况下,QAM映射方式下系统的误码性能明显优于PSK方式,在强湍流下这种优势不明显,此外随着映射阶数的增加,系统误符号率增加,因此在实际应用中可以通过降低映射阶数来提高系统误码性能。     

自由空间光通信中的空时网格码

讨论了无线激光通信中的空时网格码。首先设计了带有两副发射天线的4PPM-空时网格码的编码器,并介绍其设计原理和编译码方法,其次对多输入多输出大气光信道的信道容量进行了理论分析,最后通过蒙特卡洛算法对光信道容量和误码率进行仿真验证。结果表明:基于空时网格码的自由空间光通信能够减小闪烁效应对大气光通信中误码率的影响;当发射天线数目固定不变时,系统误码率随着接收天线数目的增加而减小;当收发天线数目可变时,系统信道容量随着收发天线数目的增加而增大。