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。     

基于OFDM的自由空间光通信中LDPC码性能分析

自由空间光通信作为一种新型宽带无线接入方式备受关注,同时LDPC编码与OFDM调制也是无线通信中提升信息传输速率与可靠性的关键技术.为了分析LDPC码在自由空间OFDM光通信中的传输性能,从子载波调制方式、码长码率以及迭代次数等方面对系统进行建模仿真.     

基于MIMO技术的LED可见光通信系统

为了改善室外发光二极管(LED)可见光通信系统的性能, 解决湍流效应引起的光束相位变化、光束漂移、光束扩展等干扰问题, 提出了一种基于多输入多输出(MIMO)技术的LED可见光通信系统。首先构建了大气湍流信道模型, 然后利用MIMO技术相关原理搭建了LED可见光通信系统模型, 最后采用最大比合并的方法恢复出原始的信号, 并计算误比特率。结果表明, 在相同的湍流强度下, 随着系统分集程度越大, 误比特率越低; 在强湍流信道环境下, M=3, N=4的通信系统实现了10-7的误比特率, 与M=1, N=1的通信系统相比, 误比特率降低了5个数量级。该研究验证了MIMO技术抑制湍流效应的可行性与有效性。     

一种改进的无线光通信LDPC码译码算法

针对无线光通信中低密度奇偶校验码(LDPC)置信传播(BP)译码算法复杂度高及置信度振荡造成译码错误等缺点,基于对数BP算法提出了一种改进的译码算法。改进的译码算法在校验节点运算时,判断输入到校验节点消息的最小值与某个门限的大小,根据比较结果,分别用消息最小值或若干个最小值进行运算,在损失很少性能的情况下降低了运算复杂度;同时在比特节点采用振荡抵消处理运算,提高了算法的性能增益。最后在对数正态分布湍流信道模型下,分别对比特充分交织和交织深度为16的情况进行了仿真实验。仿真结果表明,改进的译码算法与BP算法相比,大幅度降低了计算复杂度,而且译码性能有一定的优势,收敛速度损失很少;而相对于最小和算法,改进的算法虽然译码复杂度有所增加,但误码率性能有明显的优势,并且收敛速度也优于最小和算法。因此,改进的译码算法是无线光通信中LDPC码译码算法复杂度和性能之间一个较好的折中处理方案。     

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。     

光通信系统中LDPC码的构造及其编译码算法分析

针对低密度奇偶校验（LDPC）码的相关理论和LDPC码自身特性以及光通信系统具有低噪声、高信噪比的传输特点进行分析后,提出了光通信系统中LDPC码型的构造方法,这为光通信系统中LDPC码型的构造和仿真分析奠定了基础。并对光通信系统中LDPC码的编译码算法进行了深入分析与研究,得到一些有利于降低其编译码算法复杂度的重要结论,这有助于降低其编译码器的设计与实现复杂度。     

LDPC编码的MIMO大气激光通信系统研究

通过将信道编码LDPC与分集技术相结合,分析了级联空时码在对抗大气湍流效应的作用。首先建立了Gamma-Gamma大气湍流信道模型,并且设计了LDPC编码的MIMO自由空间光通信系统,仿真了弱湍流和强湍流两种情况下,未编码和已编码的MIMO系统的性能。结果表明,在弱湍流和强湍流情况下,LDPC编码的MIMO系统较未编码的MIMO系统的误码率得到了很好的改善,性能得到了极大的提升。     

光通信系统中一种新颖LDPC码构造方法的研究

基于SCG（4,k）码的构造方法提出了一种改进的新颖低密度奇偶校验（LDPC）码构造方法,该方法比改进前的SCG（4,k）码构造方法在硬件实现方面具有节省存储空间和降低计算复杂度的优点。采用该方法构造了冗余度为5.42%的LDPC（5929,5624）码,仿真分析表明,该码型比已广泛用于光通信系统中的经典RS（255,239）码具有更好的纠错性能与较低的译码复杂度。     

自由空间光通信的Fast QC-LDPC编码

自由空间光通信(FSO)系统采用大气信道作为传输媒介,而大气湍流效应引入了与信号强度相关的乘性噪声。为了消除乘性噪声所引起的信号衰落,引入了低密度奇偶校验码(LDPC),作为一种具有稀疏矩阵线性且性能接近香农(Shannon)限的号码,目前已有的研究成果都集中在高斯信道和瑞利信道上。根据大气信道的特点,主要针对对数正态分布和K分布,构造一种特殊的QC-LDPC码,推导对数似然比(LLR)。最后经置信译码(BP)结果显示,随着信噪比(SNR)的增加,系统误码率(BER)明显下降。由此可知,LDPC信道编码技术能够有效地改善FSO系统的性能。     

基于非规则LDPC码的图像传输性能

LDPC码性能非常逼近香农极限且实现复杂度低,具有很强的纠错抗干扰能力,几乎适用于所有信道。在此采用DVB-S2标准中LDPC码的构造和编码方案,重点研究了LDPC码的译码原理,并将其用于加性高斯白噪声信道（AWGN Channel）图像的传输中。仿真结果表明在非规则LDPC码在低信噪比情况下,能为图像传输带来显著性能提高,且系统复杂度低,译码时延短。     

准循环LDPC码的部分并行译码算法

IEEE802.16e标准定义的准循环低密度奇偶校验(LDPC)码是一种线性分组码。针对LDPC码校验矩阵的稀疏准循环特性,对基于部分并行结构的归一化最小和(NMS)译码算法进行了研究,给出了译码信息量化和信息交换的方法。通过数值仿真验证了译码算法在高斯信道中的译码性能,并利用现场可编程门阵列(FPGA)对该译码算法进行了实现。     

基于最小均方自适应滤波器的无线光通信接收性能分析

无线光通信(OWC)系统采用大气通道作为传输媒介,而大气湍流效应引入了与信号强度有关的乘性噪声。为了消除乘性噪声所引起的信号衰落,分析并给出了基于最小均方(LMS)自适应滤波器的判决门限更新算法和稳态的抽头权系数相关矩阵算法。通过理论分析和计算机仿真,讨论了最小均方滤波器及其参数对无线光通信接收性能的影响。结果表明,采用非因果滤波器的无线光通信系统对湍流噪声具有明显的抑制作用。在弱湍流情况下,基于自适应最小均方滤波器的系统误码率(BER)低于10-8,可以满足网络通信的要求。通过分析不同滤波器阶数对误码率的影响表明,所采用的255阶的非因果结构的最小均方滤波器是最优的结构。     

QC-LDPC码的置换矩阵循环移位次数设计

 本文提出了一种循环移位次数的代数设计方法,该方法可用来构造基于置换矩阵的QC-LDPC码的稀疏奇偶校验矩阵H 。这个方法的基本思路是：将构造 q×t置换阵列 H矩阵的问题转化为构造 q×t下标矩阵 S(H)=[aij]的问题,然后根据Fosserier的充分必要条件,设计出能消除小围长（girth）的下标计算表达式 aij=f(q.t.n)。由该方法构造的H 矩阵能消除4环长,围长至少是6。     

一种LDPC码载波同步方法研究

针对相干检测或同步解调时产生频率的偏差,结合低密度校验码(LDPC)高性能的译码性能,提出了一种纠正频偏的LDPC码载波同步方法。该方法首先用Cordic算法来求解频偏,然后修正各个符号中由频偏带来的相偏,给出了置信传播译码过程。仿真结果表明,该方法能够将乘法操作简化为移位操作,便于硬件实现,而且可以保证LDPC编码系统的性能接近精确同步情况下的性能。     

一种新的准随机LDPC卷积码及窗译码

以Gallager随机LDPC分组码为基础,通过列置换、置数、剪切与合并,构造了一种新的（l,3,6）准随机LDPC卷积码.针对该码类,提出了一种窗扇尺寸固定、滑动步长可选的窗译码算法,大幅降低了寄存器开销和译码延时.仿真实验界定了滑动步长的取值范围,验证了构造方案和窗译码的有效性,测试了不同约束度的准随机LDPC卷积码的误码性能,结果显示约束度l仅为1535即可获得距离香农限约1dB的纠错能力.     

基于完全互补码的MIMO雷达

多输入输出雷达,利用多个天线发射和接收可分离信号.通过对发射波形的设计,可以明显地改善雷达的性能.Walsh编码与伪随机编码构造方法简单,但具有较高的互相关和自相关旁瓣.完全互补码具有良好的相关特性,其距离旁瓣为零,可用于对静止目标成像.     

基于 Q -矩阵的LDPC码编码器设计

本文给出 Q 矩阵的定义,在此基础上提出由 Q 矩阵构造的LDPC码新码族;研究 Q 矩阵的性质,根据 Q 矩阵的性质和变化形式,提出一种构造稀疏奇偶校验矩阵 H 的算法,同时给出一种基于 Q 矩阵的LDPC码编码器设计算法.模拟仿真表明,采用和积迭代解码算法,在0.5码率,6144码长,10^-5以下误码率时, Q 矩阵LDPC码目前的最好性能达到离香农限1.5dB.本文还研究了快速搜索 Q 矩阵的算法.如果对 Q 矩阵采用离线搜索,在线存储 Q 矢量的方式,可使构造 H 矩阵的计算复杂度为零,编码器算法复杂度与编码长度N成线性关系. Q 矩阵LDPC码不同于现有其它结构LDPC码的独特之处在于,对码长和码率参数的设计具有高度灵活性,使其能与现有标准兼容.     

MIMO系统中一种低复杂度联合检测算法

本文改进了概率数据辅助(probabilistic data association,PDA)算法,将其应用于MIMO(multiple-input multi- ple-output)系统中,并提出了一种partial-PDA LDPC联合检测算法,比PDA LDPC联合检测算法的计算复杂度更低。计算机仿真结果显示,partial-PDA LDPC联合检测算法能够取得非常接近于PDA LDPC联合检测算法的系统性能。