自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信是一种新型的无线通信方式,作为最后一公里解决方案已经成为近年来研究的热点,它以激光作为载体把信息加载到激光上发送到大气进行传输。FSO通信具有广泛的应用领域。例如:深空通信、中轨道、地...
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自由空间光(Free Space Optical,FSO)通信是一种新型的无线通信方式,作为最后一公里解决方案已经成为近年来研究的热点,它以激光作为载体把信息加载到激光上发送到大气进行传输。FSO通信具有广泛的应用领域。例如:深空通信、中轨道、地面之间的复杂地形导致的其它通信方式实现困难的通信,在一些特殊情况下还可以进行地面与卫星之间的通信,一般情况下把地面之间的激光通信称为“大气激光通信”。FSO通信系统之所以受到越来越多学者们的青睐,主要是因为这种通信技术具有如下优势:它具有相当高的传输速率,不亚于光纤的传输速率,在一些特殊情况下,FSO通信的最高通信速率可达到56 Gb/s;FSO通信技术不受带宽的限制,相对于射频无线通信在频谱资源上有着很大的优势。虽然FSO通信技术具有诸多优势,在其发展中也存在着技术瓶颈。在激光通信中,大气的影响和光强起伏是限制通信质量和通信距离的主要原因。为了抑制大气对通信性能的不良作用,国内外的学者们在不同方面进行了研究,其中主要技术有:光源技术、自适应校正技术、编码与调制技术等,其中信道编译码是本文研究的重点。低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码是具有逼近Shannon极限性能的好码型,它具有极低的错误平层。由于性能优异,使得LDPC码在无线通信领域应用广泛,并成为第四代移动通信的标准之一。但是,对它在自由空间光通信领域中的应用研究还具有很大的挖掘空间,本文正是以此为出发点展开的。本文首先介绍了大气激光通信的相关理论知识。在介绍了几种基本的信道模型后,详细分析了大气中各种噪声,并给出了大气信道模型。综合各种大气湍流信道噪声对通信链路造成的干扰,采用了与实测数据较为一致的Gamma-Gamma分布作为信道模型。研究了LDPC码的结构和校验矩阵的构造方法和LDPC码的几种迭代译码算法,包括概率域bp算法、对数域bp(LLR bp)算法、最小和(Min Sum)算法、归一化最小和算法、迭代APP算法等多种算法,提出了一种基于归一化最小和算法的改进算法,并在各种湍流强度信道下对各译码算法在复杂度和性能上进行了比较和仿真分析。然后在Gamma-Gamma信道模型上对几种译码算法进行了仿真比较,分析所提出的改进算法相比于最小和算法、LLR bp算法的性能提升。最后讨论了迭代次数和码长选取对译码性能的影响。
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