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空间光通信系统中LDPC码编码方案及性能研究

作 者: 梁兰飞
导 师: 蔡祥宝
学 校: 南京邮电大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 空间光通信系统 LDPC(低密度奇偶校验码) DPIM调制 π-旋转LDPC码
分类号: TN929.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 14次
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内容摘要


空间光通信技术具有保密性好、信息容量大、传输速率高、组网灵活、成本低等诸多优点,在诸多领域都越来越受到研究人员以及商家的重视。但另一方面,激光在大气中传输时,其性能受到大气效应、背景噪声等一系列干扰因素的影响,导致误码性能降低,这限制了空间光通信技术的应用。因此,研究抗误码性能好、实现简单的编码方案,对空间光通信技术的应用有着重要的现实意义。在纠错编码领域,低密度奇偶校验码(LDPC)性能逼近香农极限,且有结构灵活、描述简单、译码复杂度低、并行译码等诸多优点,适合应用于容量大,速率高的空间光通信系统。论文首先介绍了LDPC码的基本原理、校验矩阵的构造以及编码方式,从校验矩阵自身结构着手,对影响LDPC码性能的最小距离、码元取值、码长、度分布以及环等因素进行了简单分析与仿真。对LDPC码的译码算法进行了研究,研究了空间信道中的影响因素,并建立空间光信道模型,对空间光通信中的OOK、PPM、DPIM等调制技术进行了研究与性能仿真分析,结果表明DPIM综合性能较好,适合应用于空间光通信系统中。提出了一种基于π-旋转LDPC码的空间光通信系统的编码方案,并采用matlab对码性能进行仿真分析。对提出的π-旋转LDPC码结合OOK、DPIM调制技术进行了综合仿真,结果表明,采用π-旋转LDPC码编码方案结合DPIM调制技术,空间光通信系统的误码率得到了有效的降低,系统性能得到较好的提升。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 空间光通信系统概述  9-10
  1.2 空间光通信中的信道编码与调制技术  10-11
  1.3 论文的研究意义  11
  1.4 论文的研究内容及结构  11-13
第二章 LDPC 码基本原理  13-22
  2.1 LDPC 码理论基础  13-14
  2.2 LDPC 码校验矩阵的构造  14-16
    2.2.1 Gallager 构造法  14-16
    2.2.2 Mackay 构造法  16
  2.3 LDPC 码的编码  16-18
    2.3.1 基于高斯消去的编码  16-17
    2.3.2 Efficient 编码  17-18
  2.4 LDPC 码性能影响因素  18-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章 LDPC 译码算法  22-30
  3.1 LDPC 硬判决译码算法  22-25
    3.1.1 比特翻转(BF)算法  22-24
    3.1.2 加权比特翻转(WBF)算法  24-25
  3.2 LDPC 软判决译码算法  25-29
    3.2.1 概率域上的BP 算法  25-26
    3.2.2 和积译码算法  26-28
    3.2.3 最小和(Min Sum)算法  28-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章 空间光通信中信道模型与调制技术  30-39
  4.1 空间光通信中的信道模型  30-33
    4.1.1 大气衰减效应  30-31
    4.1.2 光强闪烁  31
    4.1.3 背景辐射  31-32
    4.1.4 信道模型  32-33
  4.2 空间光通信中的调制技术及性能分析  33-38
    4.2.1 空间光通信中的调制技术  33-34
    4.2.2 频带利用率  34-35
    4.2.3 发射功率  35
    4.2.4 信道容量  35-36
    4.2.5 误包率  36-37
    4.2.6 几种调制方式的综合性能分析  37-38
  4.3 本章小结  38-39
第五章 空间光通信中π-旋转LDPC 码设计及性能研究  39-58
  5.1 π-旋转LDPC 码原理及校验矩阵构造  39-43
    5.1.1 π-旋转LDPC 码基本原理  39-41
    5.1.2 π_A子矩阵的形成算法  41-43
  5.2 改进的π-旋转LDPC 码系统编码  43-47
  5.3 π-旋转LDPC 码BP 译码算法  47-49
    5.3.1 空间光通信OOK 信道模型  47-48
    5.3.2 BP 译码算法  48-49
  5.4 π-旋转LDPC 码编码方案的性能仿真  49-53
    5.4.1 不同码长性能仿真  49-50
    5.4.2 不同码率性能仿真  50-51
    5.4.3 不同迭代次数性能仿真  51-52
    5.4.4 不同译码算法性能仿真  52-53
  5.5 π-旋转LDPC 码在空间光通信系统中的性能仿真  53-56
  5.6 本章小结  56-58
第六章 论文总结及展望  58-60
  6.1 本文研究成果  58
  6.2 展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
硕士研究生期间发表的论文  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 光波通信、激光通信
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