采用低密度奇偶校验码编解码的无线光通信技术研究

发布时间：2017-07-19 07:09

  本文关键词：采用低密度奇偶校验码编解码的无线光通信技术研究

  更多相关文章： 低密度奇偶校验编解码 圆偏振位移键控 无线激光通信 大气信道

【摘要】：随着信息社会的不断发展,人们对高速数据传送的需求与日俱增。无线激光通信(Free Space Optical communication,FSO)是指利用激光光束作为载波进行信息传输的一种技术,因其高带宽、高码率、高保密性、抗干扰等优点赢得了研究人员的关注,目前已成为各国地对空和空对空通讯的研究热点。目前无线激光通信面临的主要问题是:光载波在大气信道中传输时受大气的不同效应的影响导致载波信号质量变差,系统性能降低。本文主要将低密度奇偶校验编解码技术(Low Density Parity-check Code,LDPC)应用在系统中,研究该编解码技术对系统误码率性能的改善。研究了无线激光通信中的圆偏振位移键控的相关机理,包括光载波的偏振态的描述及圆偏振位移键控的实现方法。阐述了低密度奇偶校验码编解码技术的相关原理,包括构造生成矩阵和利用生成矩阵进行LDPC码的编码的方法,以及应用相关的解码算法来对光载波传输的信息进行解码的方法。分析了大气的气体分子或原子对光载波的吸收作用和大气信道中的粒子对光载波的散射作用引起的损耗,用大气对光载波的透过率来代表上述两种效应对大气信道的影响,分析了能见度和传输距离对大气信道透过率和衰减系数的影响。之后利用科尔莫格罗夫的湍流理论推理了大气湍流的关系表达式,并且讨论了海拔高度和风速对大气信道折射率结构常数的影响。研究表明,大气信道的衰减系数随能见度的增大而减小,透过率随能见度的增大而增大。搭建了无线激光通信仿真系统,对比了应用LDPC编解码技术前后系统性能的影响。将生成的LDPC码导入到无线激光通信仿真系统中,对比应用LDPC码前后系统各项性能指标是否改变。分别将LDPC编解码技术分别应用在单路接收FSO仿真系统和双路差分接收FSO系统中后,系统性能的改善情况。通过数据分析了LDPC编解码技术对系统的误码率的改进作用,以及传输距离和发射功率对系统的影响作用。并且搭建了无线激光通信系统实验平台,将LDPC编解码技术应用到实验平台中,通过数据采集及后续的处理,对比分析了LDPC编解码技术对实验系统性能的改进作用。同时也研究了发射功率对系统误码率的影响。研究表明,LDPC编解码技术可以明显的降低系统的误码率,提高系统的性能。同时,系统的误码率随着发射功率的不断增大而不断减小,直到达到最小值为止。
【关键词】：低密度奇偶校验编解码 圆偏振位移键控 无线激光通信 大气信道
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.1;TN911.22
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题来源及研究背景9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.2.3 国内外文献综述12-13
• 1.3 研究目的与意义13-14
• 1.4 研究内容与研究方法14-16
• 1.4.1 本文主要研究内容14-15
• 1.4.2 研究方法15-16
• 第2章 CPolSK调制及LDPC码编解码方法16-24
• 2.1 圆偏振位移键控的机理16-18
• 2.1.1 光载波偏振态的描述16-17
• 2.1.2 圆偏振位移键控的实现17-18
• 2.2 低密度奇偶校验码的编解码方法18-23
• 2.2.1 生成矩阵的构造19-20
• 2.2.2 LDPC码的编码算法20-21
• 2.2.3 LDPC码的译码算法21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 大气信道对光载波的影响24-36
• 3.1 大气信道的构成24
• 3.2 大气信道的衰减24-32
• 3.2.1 大气分子对光载波的吸收24-26
• 3.2.2 大气信道的散射效应26-28
• 3.2.3 大气对光载波的透过率28-32
• 3.3 大气湍流引起的损耗32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 LDPC码对FSO系统的影响36-48
• 4.1 LDPC码的编译码36-37
• 4.1.1 LDPC码的编码36
• 4.1.2 LDPC码的译码36-37
• 4.2 LDPC编解码技术应用在单路接收系统37-43
• 4.2.1 传输距离对系统的影响40-42
• 4.2.2 发射功率对系统的影响42-43
• 4.3 LDPC编解码技术应用在差分接收系统43-47
• 4.3.1 传输距离对差分系统的影响44-46
• 4.3.2 发射功率对差分系统的影响46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 LDPC码对FSO实验系统性能影响48-58
• 5.1 实验平台的搭建48-49
• 5.1.1 发射端的搭建48-49
• 5.1.2 接收端的搭建49
• 5.2 实验结果分析49-55
• 5.2.1 LDPC码对单路接收系统的影响分析49-53
• 5.2.2 LDPC码对差分接收系统的影响分析53-55
• 5.3 单路接收与差分接收系统的对比分析55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：561670