大氣激光通信系統(tǒng)中LDPC碼的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、大氣激光通信(Atmospheric Lxtser Communication,ALC)是指利用激光束作為載體在大氣中進(jìn)行語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像信息雙向傳送的一種技術(shù),它在解決"最后一公里"問(wèn)題、應(yīng)急通信等方面有著良好的應(yīng)用前景.大氣激光通信系統(tǒng)中激光的傳輸媒質(zhì)是大氣,大氣中的自然現(xiàn)象如霧、雨、雪以及大氣湍流等將會(huì)對(duì)激光信號(hào)產(chǎn)生影響,使信號(hào)脈沖展寬,信噪比降低,誤碼率增加.因此,研究、開發(fā)具有高抗干擾性能、高速率的編碼技術(shù)成為光通信的重要課題

2、之一. 低密度奇偶校驗(yàn)碼(LOW-Density Parity-Check Codes,LDPC)碼是由Gallager于1962年提出的一種基于稀疏矩陣的線性碼.其性能可以非常接近香農(nóng)(Shannon)限,是一類性能優(yōu)越的好碼,LDPC碼能適應(yīng)未來(lái)系統(tǒng)高速數(shù)據(jù)傳輸和高性能的要求.根據(jù)大氣信道的特點(diǎn)和LDPC碼的優(yōu)越性能,本文將LDPC碼作為信道編碼技術(shù)應(yīng)用于大氣激光通信中.首先,介紹了大氣激光通信系統(tǒng)的原理及LDPC碼的發(fā)展

3、現(xiàn)狀,同時(shí)還介紹了糾錯(cuò)碼的基礎(chǔ)知識(shí),研究了LDPC碼的編譯碼算法；其次,研究了一種利于硬件實(shí)現(xiàn)的半隨機(jī)π-旋轉(zhuǎn)LDPC碼,采用Simulink仿真工具,在基于PPM(Pulse PositionModulation,PPM)調(diào)制的大氣信道中,對(duì)不同典型天氣情況下的性能進(jìn)行了分析.結(jié)果表明,當(dāng)誤碼率為10<'-6>時(shí),采用LDPC糾錯(cuò)碼前后系統(tǒng)信噪比約有5dB的改善；再其次,介紹了雪崩光電檢測(cè)器的輸出模型.利用APD的光電檢測(cè)輸出軟信息,

4、在空間光通信PPM系統(tǒng)中對(duì)LDPC碼的性能也進(jìn)行了分析.當(dāng)誤碼率為10<,-6>,編碼前后信號(hào)光子數(shù)大約節(jié)約了30個(gè),這使得系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高,系統(tǒng)性能得到改善.最后,利用Verilog硬件描述語(yǔ)言,在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Arrage,FPGA)上實(shí)現(xiàn)了萬(wàn)π旋轉(zhuǎn)LDPC碼.根據(jù)π-旋轉(zhuǎn)LDPC碼的特點(diǎn),編碼器采用流水線設(shè)計(jì)方法,提高了編碼速度,并在ModelSim SE軟件下進(jìn)行了仿真