【摘 要】
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极化码作为一种保障通信系统性能的信道编码,在5G技术及深空通信等方面已有应用,但极化码在无线光通信领域的研究成果不多。在使用激光强度调制/直接检测(IM/DD)的无线光通信
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极化码作为一种保障通信系统性能的信道编码,在5G技术及深空通信等方面已有应用,但极化码在无线光通信领域的研究成果不多。在使用激光强度调制/直接检测(IM/DD)的无线光通信系统中,基于天线阵列的多输入多输出(MIMO)技术难以利用发射信号之间的正交性来提升空间分集增益。因此极化码空时编码方案的研究对于保障无线光通信链路性能具有很重要的现实意义,能够促进MIMO与近地湍流无线光通信系统相结合的工程应用。论文围绕如何提高近地湍流无线光通信系统误码性能,完成了极化码空时编码方案设计,并对部分模块的FPGA设计进行了板级实验验证。首先本文分析对比了三种大气湍流模型,选择了适用于多种强度湍流且参数具有物理意义的Gamma-Gamma模型作为大气湍流模型进行研究,并构造出了符合其概率密度分布函数的随机变量,模拟大气湍流对激光强度的影响。准确构造极化码是保证极化码译码算法性能的前提,本文搭建了单输入单输出(SISO)的无线光通信中极化码编码译码方案仿真系统,并建立了基于Gamma-Gamma大气湍流模型的极化码性能评估仿真模型。仿真绘制了不同构造方法、不同译码算法在各种码长和码率条件下的误比特率(BER)曲线。综合编码译码的复杂度和误码性能,确定了极化权重(PW)方法构造编码、串行相消(SC)译码算法方案。其次在MIMO空时编码方面,本文研究了针对开关键控(OOK)调制改进的比特补码式正交空时编码(BCOSTBC)方案,并推导了其在2?2 MIMO中的最大似然判决和对数似然比计算。基于以上研究和推导设计了近地无线光通信系统中极化码与空时编码的结合方案,将BCOSTBC的对数似然比计算结果作为极化码译码的输入,完成了基于Gamma-Gamma模型,PW方法构造编码,SC译码算法的极化码空时编码方案设计。并开展了MIMO及极化码空时编码方案仿真验证,仿真结果证明了MIMO及极化码空时编码方案对于系统误码性能的有一定提升。最后本文完成了极化码空时编码方案的FPGA设计以及板级实验验证,理论分析和仿真验证及实验验证结果表明本论文所设计的极化码编码译码方案的可行性和有效性。
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