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自由空间激光通信具有高速率、抗电磁干扰、保密性好、信息容量大、组网迅速、构架简单和协议透明等诸多优势,已是目前研究的热点之一,由于大气随机信道的影响以及高功率激光器件的限制等因素,使得目前自由空间激光通信的稳定性和可靠性方面仍有不少需要突破的难关。目前,利用信道编码技术来提高自由空间光通信系统的可靠性已成为共识。数字喷泉码是一种新型的信道编码技术,因其具有的无需反馈信道、编译码简单及码速率不固定等优点,使得它在自由空间激光通信中具有明显的优势。因此,研究利用数字喷泉码技术来实现自由空间激光通信的可靠和稳定传输,将对现代通信技术的发展具有积极的推动作用。 本文对自由空间激光通信中的数字喷泉码关键技术进行了研究,具体完成的工作如下: (1)通过对数字喷泉码度分布的理论分析与仿真验证,针对鲁棒弧波度分布在短码长时出现错误平层问题,设计了一类改进度分布,并对改进度分布的参数做了深入研究。通过计算机仿真表明,在数据分组数为102量级时,相同译码开销情况下,改进度分布的译码成功概率相比于传统的鲁棒弧波度分布提高了一个数量级。 (2)考虑现有标准中采用的LDPC码和喷泉码的度分布矩阵都很庞大,特别是数字喷泉码,其发射端的度分布矩阵的大小是不确定的。若将如此大的度分布矩阵通过信道进行实时传输会浪费巨大信道资源。针对此问题,本文设计了一种度分布随机数序列同步重现控制的方案,使得度分布矩阵无需通过信道传输,节省了信道资源。 (3)针对高阶调制时,数字喷泉码的BP译码算法中对数似然比值的量化问题。在引入高阶调制信号解映射后,根据不同比特位具有不同的对数似然比动态范围的特点及带来的量化精度问题,得到了在不同信噪比条件下,不产生错误传播的量化比特数的下限值,以及对不同符号比特采用不同的量化方法和量化阶数。