非规则QC-LDPC码联合自适应均衡技术在浅海水声信道研究

浅海水声信道具有长时延、多途强、起伏快等特点,为提高数据传输可靠性,采用纠错能力强、编译码复杂度低的非规则准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码作为信道纠错码方案,并联合自适应判决反馈均衡器(DFE)作为接收机结构以消除码间干扰(ISI).综合考虑非规则QC-LDPC码编译码参数选择、自适应均衡器中的最小均方差(LMS)、可变步长LMS(SVSLMS)和递归最小二乘(RLS)等3种算法的性能与复杂度权衡问题,结合福建泉港浅海域实测水声信道特性,研究了该接收机的性能.仿真结果表明:非规则QC-LDPC码的性能优于随机构造的规则LDPC码;联合自适应均衡的非规则QC-LDPC码可显著提高浅海水声通信系统性能,在较高信噪比(SNR)下,选用RLS算法时,误码率(BER)可降为0(15dB),选用低复杂度的SVSLMS算法BER可达到10-4(18dB).     

大气激光通信系统中π-旋转LDPC码的设计与性能分析

提出将π-旋转LDPC(low-density parity-check codes)码应用于大气激光通信系统中,介绍π-旋转LDPC码的编码方法和BP(belief propagation algorithms)译码算法,在加性高斯白噪声信道下,对BP译码在概率域、对数域以及最小和译码时的译码性能进行比较,在误码率为10-5时,最小和译码比对数译码信噪比改善1 dB.在各种典型天气条件下对大气激光通信系统中采用π-旋转LDPC码的系统性能进行仿真分析.结果表明,在大气激光通信系统中采用LDPC纠错码,当误码率为10-6时,系统信噪比改善了约5 dB,获得了良好的纠错性能,提高了系统性能.     

串行级联码在浅海水声通信中的性能研究

基于π/4-QPSK调制解调方式讨论串行级联码在浅海水声信道中的实现方案,建立了浅海水声信道模型,并在此基础上针对多径干扰和多普勒频移进行了仿真。仿真表明,串行级联码能有效地减小密集突发错误,保证通信的可靠性。串行级联码的性能明显大于单独的RS码或卷积码,在不考虑译码复杂度的情况下,误码率低于Turbo码和LDPC码。     

信道编码在无人机数据链中的应用研究

针对无人机（unmanned aerial vehicle, UAV)平台数据链机栽端机所要求的信道编码算法简单、运算速度快、糾错能力强和实时性高等特点,研究分析了适用于无人机数据链系统的卷积码、Turbo码、LDPC(low density parity check code)码等信道编码的编译码特点,采用基于信道编码的OFDM( orthogonal frequency division multiplexing)传输方案设计了高速无人机数据链系统,并针对不同的编码方案分别进行了在Rayleigh衰落和Rician衰落信道下的性能仿真分析,仿真结果表明,在高速无人机信道下,不论在短码和长码情况下,综合考虑编译码实现复杂度和性能2个方面,LDPC码均表现出了比卷积码和Turbo码较优异的性能,可作为无人机数据链系统中较好的信道编码方案。LDPC码相比卷积码与Turbo码具有更好的误码率性能,是较好的解决方案。     

几种LDPC码在无线光通信系统中的性能比较

为了提高无线光通信系统的性能,文章研究了几种低密度校验码（LDPC）在无线光通信系统中的运用．MATLAB仿真结果表明,LDPC码能对弱湍流信道起到一定的抑制作用从而提高了通信系统的可靠性．构造这几种码时,在都未对其进行优化的J睛况下,弱湍流信道下的准循环LDPC（QC_LDPC）码的误码性能略差于Mackay随机LDCP码,优于π-旋转LDPC码,但QC_LDPC码和π-旋转LDPC码编码简单易于硬件实现,实用性更强．     

基于浅海水声信道的原模图LDPC码的设计与分析

针对浅海水声信道所带来的信号干扰和失真,研究了结构简单、纠错性能优秀、实现复杂度低的原模图(protograph-based low density parity check,PLDPC)码,发现在原模图中引入度为1的变量点以及均匀化基础矩阵行重这2种方法均可以提高PLDPC码在浅海水声信道下的性能,并在此基础上提出了新的PLDPC码设计准则。进而在浅海水声信道下,利用PEXIT(protograph extrinsic information transfer)理论分析方法,对基于不同设计准则的PLDPC码的门限值进行了分析。理论分析及系统仿真结果均表明,在所提出的准则约束下,设计出的PLDPC码在浅海水声信道下的性能优于传统PLDPC码。     

准循环低密度校验码在浅海水声通信系统中的性能

讨论了准循环低密度校验码(QC-LDPC)在浅海水声信道中的实现方案.选取合适的浅海水声信道模型,针对强多径干扰进行了仿真.仿真结果表明,采用和积译码算法的QC-LDPC码编码复杂度较低,但性能接近于随机构造的低密度校验码.受多径效应影响,在浅海水声系统中采用QC-LDPC码时,信道误码率会随着衰落率的减小而略有下降,但仍能保持较好的纠错性能.     

浅海水声信道中Turbo码性能研究

针对复杂多变、强多途和大起伏的浅海水声信道,本文建立了包括时变衰落、多途和加性干扰在内的信道仿真模型及Turbo码编/译码结构.通过计算机仿真,研究了浅海水声信道中的Turbo码性能及Turbo码性能随多途效应、衰落率和信道交织器等的变化.结果表明:在水声通信可接受的信噪比范围内(10～20 dB),Turbo码具有良好的性能(误比特率小于10-4);浅海水声信道中,Turbo码性能随多途路径数的增加而下降;Turbo码性能随衰落率的减小而略有下降;浅海水声信道中,信道交织器可改善Turbo码性能,并弥补由于衰落率不同而造成的性能差异.     

深空通信中的LDPC编译码技术

初步分析了深空通信的信道特点,参考国外深空通信系统信道编译码方案,结合国内现状,提出了我国未来的深空通信中应采用LDPC码信道编译码方案.并对其中的各种算法进行了比较,提出了优化算法.这样能够更好地解决我国深空通信中的信道传输问题,通过采用LDPC码我们获得了与Shannon极限仅相差0.0045dB的性能,非常适合于深空通信的信道.     

基于OFDM的水声信道编码技术研究

仿真分析了在水声信道下编码正交频分复用(COFDM)系统中,由于采用不同的纠错编码方法所产生的性能差异的原因,并给出了在构建高性能COFDM水声通信系统时选择纠错编码参数的原则.为了构建实用高效水声COFDM通信系统,本文分析了算法复杂度从易到难的几种纠错编码方法、卷积码、RS码、RS 卷积的级联码和Turbo码.对它们的码率、码长、生成多项式以及是否交织及交织深度等因素对系统复杂性以及系统性能的影响进行了全面的比较和论述.最后,仿真实验验证了在水声COFDM通信系统中,通过选择合适的参数,能够找到复杂度低但性能优良的级联码,其性能可以和复杂度较高的Turbo码相媲美.     

基于QC-LDPC码的联合信源信道编码研究

基于欧式几何构造的准循环LDPC码(quasi-cyclic LDPC,QC-LDPC)应用于联合信源信道编码(joint source and channel coding,JSCC)系统中,由于JSCC系统中信源码和信道码存在特殊的边连接关系,致使满足信源码字和信道码字之间特殊连接关系的QC-LDPC码字比较少,但至少QC-LDPC码可以用来作为JSCC系统中的信道码.仿真结果表明,双QC-LDPC码的JSCC系统纠错性能相比双随机LDPC码的JSCC系统有明显的改善,同时前者的译码迭代次数明显少于后者,从而提升了译码效率.仅使用QC-LDPC码作为信道码的JSCC系统也比双随机LDPC码的JSCC系统有更好的性能,且其迭代次数也更少.     

低密度格码编译码原理及其性能仿真

低密度格码(low density lattice codes,LDLC)是一种崭新的信道编码技术,与LDPC(lowdensity parity check)的译码类似,校验矩阵H都是稀疏的,都通过迭代的消息传递过程来实现其译码,但不同的是:LDPC传递的信息是标量值,而LDLC的信息是(-∞,∞)上的概率密度函数(PDF)。当存在高维n的H,且噪声方差σ2ndet(H)2/2πe时,LDLC可以以任意小的误差传输,det(H)=1。给出低密度格码的基本原理,并对其编译码算法的实现做详细介绍,最后通过仿真给出其在AWGN信道下的性能。     

基于LDPC码的扩频水声通信系统的性能研究

水声通信系统的性能主要受到多径干扰和海洋噪声等因素的影响,LDPC码是一种性能优异的纠错码,将其与可以有效抑制多径干扰的扩频技术相结合便可以在很大程度上提高水声通信的质量.通过对水声信道的分析和建模,提出了一种LDPC+DSSS+BPSK的系统方案,经对比验证该方案可以抑制多径干扰,并提高系统的误码率性能.     

基于编码的OFDM系统性能仿真

OFDM在多径衰落信道中,一些子载波由于深衰落会完全被丢失,从而影响整个系统的误码性能.因此,必须将OFDM系统与信道编码结合起来以提高整系统的误码性能.构建了基于编码的OFDM仿真系统,通过仿真比较了基于LDPC码、乘积积累码(PA)和卷积码的OFDM系统在多径衰落信道下的BER性能.研究了信道块衰落长度与编码性能之间的关系,仿真结果分析表明,LDPC码和PA码在不引入交织的情况下,均可获得比引入交织的卷积码更大的性能增益,表明LDPC码和PA码在无线信道环境下具有很好的适应性.     

定码长多码率QC-LDPC码的构造

通信系统通常需要支持多种码率的信道编码以适应不同的信道条件。为了简化系统实现的复杂度,该文提出了一种码长固定、兼容多码率、准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该方法利用修正的渐进边增长(PEG)Reed-Solomon(RS)码算法生成母码的校验矩阵,结合校验矩阵的行合并得到具有相同结构的多码率QC-LDPC码的校验矩阵。在译码时多码率LDPC码可以共用同一个译码器,从而大大减少了译码的硬件资源。实验结果表明:该方法生成的多码率LDPC码的性能均优于第二代欧洲数字地面电视广播传输标准(DVB-T2)中对应码率的码,且译码器硬件资源与单码率的LDPC译码器相当。     

物理层网络编码与LDPC码联合系统设计及性能优化

在双向中继通信系统中,针对物理层网络编码与LDPC码联合方案编译码算法复杂度较高、译码运算时间较长等问题,提出了一种新的系统性能优化方案.首先设计了基于QPSK调制的物理层网络编码与LDPC码联合通信系统模型,给出中继映射方案和系统各节点译码算法;然后分析了联合通信系统中LDPC码的码率、码长、最大迭代次数等因素对系统误比特率性能的影响,对系统性能进行改进优化;最后对系统译码迭代方案进行优化.实验仿真表明,该通信系统优化方案能够保证良好的译码性能、缩减译码运算时间、提升信息交换效率.     

浅海水声信道自适应均衡算法

浅海水声信道是一个典型的带宽受限、时变衰落信道,存在着时变的多径扩展、频率偏移以及随机相位起伏.在水声相干通信中,自适应均衡是克服多径效应、消除码间干扰的主要手段.针对在实际应用中自适应均衡算法对步长参数选择的敏感性,进行了浅海信道水声相干通信均衡算法研究,结合录制的水声信道数据,通过Matlab软件,从星座图、算法收敛特性以及系统的误码特性这3个方面对几种均衡算法的性能进行了分析比较.结果表明,最小均方(LMS)平行滤波器组算法具有自适应调整步长的性能,且能获得较快的收敛速度和较小的误码率,验证了该算法在水声信道中的实用性.     

LDPC码在数字水印抗通信干扰(方面的性能研究

本文提出了一种鲁棒图像数字水印系统设计方案,将低密度校验码(LDPC codes)作为水印信道编码方案对图像水印传输进行差错控制,把LDPC码编码后的水印序列嵌入原始图像的小波域,经过衰落信道传输,在接收端采用迭代译码算法提取.仿真实验结果表明,该方案能为水印传输带来显著的性能提高,且系统复杂度低,译码时延短.     

基于编码的OFDM系统性能仿真

OFDM在多径衰落信道中,一些子载波由于深衰落会完全被丢失,从而影响整个系统的误码性能因此,必须将OFDM系统与信道编码结合起来以提高整系统的误码性能。构建了基于编码的OFDM仿真系统,通过仿真比较了基于LDPC码、乘积积累码(PA)和卷积码的OFDM系统在多径衰落信道下的BER性能。研究了信道块衰落长度与编码性能之间的关系,仿真结果分析表明,LDPC码和PA码在不引入交织的情况下,均可获得比引入交织的卷积码更大的性能增益,表明LDPC码和PA码在无线信道环境下具有很好的适应性。     

非二进制级联码的性能评估

提出了一种非二进制级联码结构,将非二进制LDPC码(码率R=0.9)和Turbo码(码率R=0.5)串行级联,利用非二进制LDPC码在高信噪比时性能较佳,Turbo码在低信噪比时性能较佳的优势,进一步提高级联码在低信噪比和高信噪比的性能.分析了新的级联码系统在白噪声信道的性能,并与RS码和卷积码级联的RS级联码系统、二进制LDPC码和Turbo码级联的二进制级联码系统在高斯白噪声信道的误码性能和复杂度作了比较,仿真结果显示:在纠错能力方面,二进制和非二进制级联码系统的纠错能力大大优于RS级联码系统,非二进制级联码系统优于二进制级联码系统,在复杂度方面,新的级联码系统的复杂度高于RS级联码系统,但与二进制级联码系统相比,复杂度降低了.