一、大气激光通信系统中RS码的研究与实现（论文文献综述）
张金刚,罗煜缤,于思源,耿驰[1]（2021）在《空间激光通信系统中的信道纠错编码技术》文中研究表明由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10-14 m-2/3、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10-6时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。
闻冠华[2]（2021）在《深空光通信调制编码及探测技术研究》文中认为随着深空探测活动的增加,传统的微波通信技术已满足不了未来深空探测中超大数据量的传输需求。而深空光通信技术是未来深空探测中实现大容量、高速率数据传输的关键技术,是未来深空测控通信的发展方向。大力发展深空光通信技术,将极大的推进未来的深空探测活动,有助于人类进一步了解宇宙奥秘、探索生命起源和利用太空资源。由于深空信道距离远、链路衰减大,需要高灵敏度的单光子探测技术、高效的调制及纠错编码技术。本文首先介绍了深空探测的背景及意义,之后介绍了深空测控通信技术,通过对深空微波通信和深空光通信的比较,总结了深空光通信技术的优势。接下来分析了深空信道的特点,对深空链路中的几何衰减进行了粗略的估算,对深空光通信中的关键技术进行了简单的介绍。通过对RSPPM、SCPPM和LDPC-PPM几种常用编码方式的性能比较,结合深空链路光子数匮乏、信噪比低、误码率高的特点,选择了纠错能力强、光子利用效率高的SCPPM编码方案,并在接收端采用高灵敏度的光子计数探测方式。其次,研究了SCPPM的编译码方法,编码器由外码（1/2码率的卷积码）、交织器和内码（累加器和PPM调制）组成。内码译码采用了联合解调和译码的方法来提高译码性能,外码译码采用卷积码的MAP译码算法,内码和外码之间通过常规的Turbo迭代交换外部信息。之后基于MATLAB语言编写了完整的编解码算法,并通过仿真研究了泊松信道模型下的译码性能,仿真结果显示在使用4PPM调制时,通过编码可将误码率从15%左右降至10-6以下。此外还研究了调制阶数、译码迭代次数以及编码效率等参数对通信性能的影响,并对PPM独立软解调译码和联合解调译码两种译码方法进行了比较,仿真结果显示使用联合解调译码方法的纠错性能更好,但是在高阶调制时,联合解调译码算法的计算复杂度较高。接下来研究了基于盖革APD单光子探测器的光子计数通信系统,由于该探测器在单次探测时不具有光子数分辨能力,信道模型由泊松信道退化为二进制非对称信道。推导了该模型下PPM解调的误码率表达式,结果发现该信道模型下存在着仅与噪声强度有关的误码率下界。之后根据BAC信道模型修正了译码时的信道似然比,通过仿真分析及实验验证,结果显示修正后的信道似然比具有更高的译码性能,在使用16PPM调制并且nb=0.1时,光子利用效率提升了约1.24d B。而当使用8PPM调制,nb=0.2时,光子利用效率提高了约4.23d B。最后针对无光子分辨系统中误码率较高、通信速率较低的缺点,提出了一种基于多路探测的通信方法,该方法可以减少死时间对通信性能的影响。首先分析了探测路数、探测器死时间所占时隙数对PPM解调误码率的影响,然后通过仿真分析以及实验验证,发现通过多路探测方法,探测器具备了一定的光子数分辨能力,能有效的降低误码率并提高通信速率。并且在使用多路探测方法时,当探测器死时间覆盖多个时隙宽度,随着信号强度的增加,误码率先下降后上升。这表明使用该方法时信号强度要适中,过大或过小的信号强度都会导致误码率增加。此外,由于接收端光子的到达具有不确定性,各支路探测器的输出脉冲不会同时输出,会存在前后时间上的抖动,本文针对此特点提出了一种基于多路探测的时隙同步方法,通过统计时隙内的上升沿个数来进行时隙同步,并取得了较好的同步效果。本文的研究对于深空光通信中系统设计以及调制编码探测方案的选择具有重要意义,本文所提出的多路探测系统为实现基于单光子探测的高速光通信系统提供了一种参考方法。
侯鹏[3]（2020）在《基于FPGA的并行QC-LDPC码译码器的设计与实现》文中认为空间激光通信系统是我国建立以卫星为主体的天基信息网的重要组成之一。空间通信场景下由于大气湍流、大气吸收和散射等对光信号功率的衰减,星上光通信终端受限的发射功率,以及大气信道不易建设中继器等原因,空间激光通信系统功率预算要求很高。因此,通过低错误平层、高净编码增益的准循环低密度奇偶校验（Quasi-Cyslic Low-Density Parity-Check,QC-LDPC）信道编码提高功率预算很有必要。但目前尚无针对空间激光通信应用场景的QC-LDPC译码器芯片。针对空间信道的特点设计并开发实现QC-LDPC译码器对空间激光通信系统研制具有积极促进作用。本文围绕采用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）芯片设计实现并行 QC-LDPC 码译码器而开展,完成的主要设计开发工作如下。1.针对传统LDPC译码算法在硬件实现上的不足,本文通过仿真对比分析选取了适用于硬件实现的LDPC译码算法与LDPC码型,同时基于Matlab仿真确定了针对本文应用码型的译码算法关键参数。根据设计目标,首先权衡编码增益和实现难易度选取了适于译码器硬件实现的LDPC码型,相比于应用广泛的第二代数字电视广播标准标准建议码型,所确定的LDPC码型编码增益更高,同时具有准循环特性更利于硬件实现。同时,基于Matlab仿真平台对4种具有代表性的LDPC译码算法进行了仿真,通过仿真确定采用分层最小和算法（Layered Min-Sum Algorithm,LMSA）作为译码器的硬件实现算法,并通过仿真确定了在本文特定码型下采用LMSA的若干重要参数。2.为了满足IGbps吞吐量的设计需求,同时在满足吞吐量要求的同时尽量减少FPGA资源的消耗,本文基于LMSA算法设计了 FPGA平台下的QC-LDPC译码器设计方案。首先分析了传统译码器的几种常用结构,然后详细阐述了译码器实现方案设计;该方案相较于传统的译码器实现结构省去了变量节点的控制开销,同时收敛速度加快,在同等FPGA资源消耗情况下吞吐量增加了一倍。3.基于Xilinx Kintex 7系列芯片完成了所提QC-LDPC译码器的FPGA设计实现。基于Modelsim软件的功能仿真结果表明译码器功能正确。综合工具软件分析结果表明译码器消耗的寄存器资源约占芯片的5%,逻辑资源约占8%,存储资源占16%,最高工作频率为260MHz,吞吐量为1033Mbps,达到预期设计要求。4.为了降低大气湍流所造成的长突发误码错误影响,本文设计了前向纠错编码（Forward Error Code,FEC）+交织级联的信道编码方案,并搭建空间信道纠错编码实验系统验证了所设计方案的有效性。实验室内背靠背测试结果表明,FEC+交织级联方案使得接收机灵敏度能够改善4～5dB;23km外场实验结果表明,FEC+交织级联方案可以使系统误码率由未编码时的10-4量级下降到10-6量级。
张彭博[4]（2020）在《轻小型无人机下行数据光传输编码技术研究》文中指出随着无人机技术的发展,无人机的应用范围变得越来越广泛,无人机所采集的数据量也变得越来越大。下行数据链路作为无人机通信系统的重要组成部分,需要高速率通信链路的支持。本文针对无人机通信系统下行通信链路中的高速率、低误码率数据传输的需求,引入通信速率高且抗干扰能力较强的大气激光通信技术。但由于大气信道对激光通信质量的影响较为严重,在通信系统中采用信道编码技术可以有效降低信道产生的影响,减小通信的误码率。本文首先分析了无人机大气激光通信系统的构成及关键技术,同时分析了大气信道环境对激光通信的具体影响。然后主要研究了信道编码技术,阐述了常用信道编码的原理。分析了无人机大气激光通信系统的误码率情况,对常用的信道编码方式进行了仿真对比,得出LDPC编码更适合于无人机通信平台的结论。接着着重研究了LDPC码编译码算法,采用了计算复杂度相对较低且性能较强的近似下三角编码算法与对数域和积译码算法,并对改进前后的LDPC码进行仿真对比。最后进行了无人机大气激光通信的模拟与实际实验,介绍了发射端的整体结构,设计了发射端的激光发射器,叙述了激光器与激光驱动器的选型,详细介绍了调制模块与编码模块的构成,对改进前后LDPC码的通信质量改善情况进行了实验对比验证。分析实验结果得出,在相同的通信环境下,采用优化后的LDPC码可以更好地提高无人机大气激光通信系统的通信性能,通信误码率可以保持在10-6范围。
窦欣[5]（2020）在《光通信中空间耦合码的设计与译码算法研究》文中研究表明近年来,随着信息量呈指数爆炸性增长,高速率大容量的光通信得到了越来越多的关注和应用。同电波通信,光通信也分为有线和无线两种。在有线接入方面,光传输网络正朝向诸如400 Gb/s的速率迈进;在无线接入方面,传统电波通信正陷入频谱短缺的窘境,而无线光通信因其传输容量大、组网灵活、保密性好等优势而受到广泛关注。面对高速率大容量的光通信,为保证光链路的可靠传输,业界一直在寻找逼近信道容量的编码方式。空间耦合码是现有编码方式的扩展,其编码思想组合了分组编码和递归卷积编码。渐近容量可达的特性使得空间耦合码成为未来光通信具有竞争力的候选编码方案。作为空间耦合码的一种,staircase码因其优异的性能现已入选光通信标准。本论文面向光通信,对空间耦合码的设计与译码算法进行了研究,具体工作总结如下:1.研究了无线光通信系统中的信道环境,给出了无线光通信的常用信道模型及调制技术,对具有普适性的Gamma-Gamma模型及OOK和PPM调制进行了实现,搭建了无线光通信系统的仿真平台。2.对于已作为光通信标准的staircase码,重点研究了其译码算法。首先综述了多种硬判决译码算法,并从信息交换及复杂度等方面进行了比较。仿真结果说明了不同算法的性能差异以及staircase码与乘积码的性能差异。相比于乘积码,采用相同分量码的staircase码可以获得更优的性能。为进一步提高staircase码的译码性能,提出了一种基于软判决的滑窗译码算法。以一定的复杂度增加为代价,该算法可以获得0.3 d B～2 d B的性能增益。同时为适应信道条件的变化,并降低软判决译码的复杂度,又设计了一种自适应软判决译码算法。最后,面向突发删除场景,研究了乘积码的性能,并对staircase码在突发删除场景中的应用进行了初步分析。3.为保证无线光链路的可靠传输,研究了两类空间耦合码在无线光通信系统中的性能。首先给出了BMST编码OOK及PPM调制下无线光通信系统的性能。接着,针对无线光通信,设计了一种braided自正交码,并提出了一种迭代双滑窗译码算法,即braided自正交码采用迭代滑窗译码算法,同时分量自正交码也采用滑窗BP算法进行译码。该译码策略可以有效地降低译码时延及译码复杂度。仿真结果表明,在braided自正交码编码PPM调制的无线光通信系统中,braided自正交码可以很好地对抗湍流效应,这将会为braided自正交码在无线光通信中的应用奠定良好的基础。
凌林[6]（2019）在《千兆光通信编码传输系统设计与实现》文中研究指明无线光通信是以激光束作为信息载体,在大气信道中以直线传播,具有数据传输量大、抗干扰能力强、传输距离远和保密性好等特点的一种信息传输技术。然而激光传输过程中会受到大气信道中各种干扰因素的影响,从而导致通信质量的下降。因此,研究适用于无线光通信系统的信道编码方案来提升通信质量具有重要的意义。而RS（Reed-Solomn）码具有优异的纠随机错误和突发错误性能,在光通信中有着广泛的应用。本文首先对RS码的基础理论和编译码算法进行了研究,其中重点对RS译码算法中的Euclidean算法以及改进的Euclidean算法进行了研究。在RS码理论研究的基础上,本文进行了RS码的硬件设计实现工作。有限域理论是RS码的数学基础,因此首先完成了有限域上重要运算单元的FPGA实现。接着完成了RS码编码器以及硬判决译码器的FPGA实现。在实现RS硬判决译码器时,本文设计了一种多项式存储器来实现译码过程中的数据迭代更新处理。最后完成了RS码编译码器的功能验证实验,并对编译码器的最大工作时钟和资源占用情况进行了分析。在完成RS码编译码器硬件实现的基础上,本文展开了千兆光通信编码传输系统的设计与实现研究。为了应对千兆以太网传输来的高速连续数据,本文采用乒乓操作的设计思想对数据进行编译码处理;为了避免数据传输时出现连续0或连续1的数据,本文采用并行扰码来对数据进行随机化处理;针对无线光通信中的连续突发错误,本文采用分组交织器将连续突发错误均匀地分布到多个码字中,以满足每一码字的纠突发错误要求;为了提高系统传输可靠性,本文采用了具有一定抗干扰能力的帧同步处理方案;为实现光通信链路中数据的串行传输,本文调用了Xilinx的GTP IP核来完成数据转换操作。在完成整个编码传输系统的设计之后,本文基于硬件测试平台对系统进行了功能测试,并对系统的工作时钟和资源占用情况进行了分析。本文的所有研究工作都是基于Xilinx ISE 14.7集成综合环境来实现的,硬件描述语言为VHDL,仿真工具为Xilinx ISE 14.7自带的ISim工具。另外,本文的硬件平台为基于Xilinx Artix7 XC7A100T芯片的AX7101开发平台。
秘志贺[7]（2018）在《地面无线激光通信信道编码关键技术研究》文中指出无线激光通信是一种利用激光束作为载波在空间进行数据传输的通信方式。可分为星间激光通信、星地激光通信和地面激光通信等方式。地面激光通信可以是地面建筑物之间,也可以用于江河湖泊以及山林、沙漠等地。本文的地面无线激光通信系统主要面对的是海岛之间以太网的通信,当无线激光信号在大气中传输时,会受到各种大气以及天气条件的影响,导致通信产生较严重的随机误码和突发误码,为了解决这个问题,本文从信道编码的角度对海岛间无线激光通信系统的误码改善进行研究及FPGA实现。首先,定性分析了海岛间无线激光通信系统的误码特点,根据误码特点和差错控制方法设计合适的信道编码方案,并选择合适的纠错码。其次,研究所选LDPC码型特点并选择合适的编码方法,通过将几种不同的译码算法的性能和复杂度进行对比,选择改进的最小和算法作为LDPC译码算法,用于解决误码率从10-3降低到10-6以下的要求。针对最大1ms的突发误码问题,设计合适的参数可调的交织器并对其性能进行分析,与LDPC码组成级联信道编码。随后,设计可用于千兆以太网通信的信道编码系统,将该系统中的包括LDPC编译码以及加交织和去交织模块在内的所有模块进行架构设计以及FPGA实现,组成信道编码系统,并通过功能仿真验证各个模块以及整个系统的功能。最后,对信道编码系统设计了各种工作模式,随机误码和突发误码情况,以此组成测试方案,并按照方案利用硬件平台、交换机和PC组成了点对点以太网测试系统,对FPGA中LDPC码实际译码性能、整个点对点系统的通信速度、丢包率和抗突发性能进行了测试和验证,结果表明,本文设计实现的信道编码系统满足随机误码和突发误码指标要求,能够支持千兆以太网通信,具有一定的实用价值。
王磊[8]（2017）在《基于LDPC码的大气激光通信链路自适应技术》文中研究表明由于大气激光通信具有传输速率高、保密性能好、机动灵活等优势,在军用和民用上有着巨大的应用前景,但复杂的大气信道环境以及大数据、云计算等急速增长的通信容量需求,需要进一步对提高大气激光通信系统性能开展更深入的研究和探索。论文分析了用于提高大气激光通信系统有效性和可靠性的相关技术,将LDPC码和链路自适应技术相结合,围绕应用过程中的大气信道特性分析问题、LDPC码构造问题、大气激光通信自适应调制编码系统建模问题以及系统跨层优化设计问题展开研究。论文的主要工作为:（1）针对链路自适应技术对大气信道时变特性的研究需求,提出了一种基于瞬时信噪比的大气信道模型,推导了瞬时信噪比概率密度函数并设计实验验证了该模型。该信道模型的提出为后续研究建立了理论基础。（2）为了提高大气激光通信的可靠性,提出了一种基于位移矩阵循环置换的QC-LDPC码构造方法;为了满足链路自适应技术对信道编码码率可变的要求,提出了一种基于恢复节点的LDPC码速率兼容算法。仿真结果表明:本文构造的QC-LDPC不仅具有良好的纠错性能,还有较低的编码复杂度;由基于恢复节点算法构造的速率兼容码比传统算法构造的速率兼容码纠错性能更好。（3）从系统物理层自适应出发,提出了一种离散速率条件下的大气激光通信自适应调制编码系统模型,设计了系统参数,推导了系统误码率与频带利用率计算式。仿真结果表明,自适应调制编码能够有效提高系统的频带利用率,进一步提升了大气激光通信大容量、高速率的优势。（4）从OSI协议层入手,将数据链路层的混合自动请求重传与物理层的自适应调制编码相结合,对大气激光通信进行了跨层优化设计,建立了跨层自适应模型。仿真结果表明,从物理层自适应到跨层自适应能够进一步提高频带利用率。论文的创新之处主要包括:（1）建立了大气信道的时变特性模型,为链路自适应技术的应用提供了重要的理论依据;（2）针对大气激光通信自适应链路对信道编码的性能需求,构造了一种纠错性能好、编码复杂度低、速率兼容的LDPC码,实现了信息快速、可靠传输;（3）开展了链路自适应技术在大气激光通信中的应用研究,建立了大气激光通信物理层自适应和跨层自适应模型,提高了系统的有效性。
费海荣[9]（2016）在《基于大气激光通信的综合业务通信平台设计与实现》文中研究指明大气激光通信具有高带宽、抗干扰能力强、保密性好、架设灵活等优点,是一种运用前景非常广阔的通信方式,已成为当前的一个研究热点。本课题研究基于大气激光通信的综合通信平台设计,将大气激光通信和现有网络通信相结合,使现有网络通信增加新的通信手段,充分发挥各自的优势,有效地拓宽该通信平台的使用范围。论文首先研究了激光在空间中的传输原理和大气信道传输特性；研究了传统的数字复分接方式,并在此基础上提出了一种适用于本课题的多业务复分接方案；分析比较了常用的信道编码方式,确定了本课题采用的信道编码方案；分析比较了常用的大气激光通信脉冲调制方式和本课题提出的一种压缩数字脉冲间隔调制方式；研究了大气激光通信系统的光源和光电探测器。在完成方案设计的基础上,使用FPGA技术完成了数字复分接模块、RS编译码器、DPIM和CDPIM调制解调器等功能仿真；最后搭建了基于大气激光通信的综合业务通信平台的硬件实验环境,并进行了功能测试。在总结相关理论和所做的工作之后,论文指出了该系统中所存在的问题和所需改进的工作。
佘彬华[10]（2014）在《基于级联码光正交频分复用技术的研究》文中研究说明与传统的微波通信相比较,自由空间激光通信具备无需频率许可、成本低、通信容量大、抗干扰性强、保密性好、组网灵活等优点。但由于激光通信受光色散以及硬件设备的影响,使得其通信速率受到很大的限制。正交频分复用能克服激光通信中的色散现象并保证高速率。光在信道中传输时会受到各种干扰源的影响,导致接收端产生误码。利用差错控制编码来解决信道环境对系统的影响是一种有效的手段。同时级联码的运用,能够简化编译码的过程,提高系统的综合性能。本文首先介绍了自由空间激光通信技术的优缺点以及国内外发展现状。把正交频分复用引进到激光通信系统中,建立了光正交频分复用系统模型。本文分析并仿真了不同的信道噪声、子载波数目和循环前缀对整个系统的影响。结果表明子载波数目的增多能够提高传输速率,但是OFDM系统的性能降低。循环前缀长度如果小于一定值时,各个子载波之间会有干扰,很难保证正交性。信道噪声不同,得出不同的OFDM系统性能结果。接着介绍了RS码和LDPC码的编译码原理以及级联码的基本原理。分别把RS码和LDPC码引入到系统中,并进行仿真。结果表明RS码和LDPC码在不同的天气环境下纠错能力是不同的。在广延雨天比在平流雾天和沙尘天系统误码率低。RS码监督位的增加对系统性能没有明显影响。而LDPC码的码长增加系统性能不断的改善。虽然LDPC码能提供比RS码更好的性能,但其编码和译码却很复杂。而采用RS和LDPC级联码比单个编码方式的纠错能力都要强。综以上所述,论文对光正交频分复用技术、RS码、LDPC码和级联码技术做出深入的研究,并仿真实验。
二、大气激光通信系统中RS码的研究与实现（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大气激光通信系统中RS码的研究与实现（论文提纲范文）
（1）空间激光通信系统中的信道纠错编码技术（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 编码技术原理和发展现状 |
| 2 适用于空间光通信的编码技术 |
| 3 编码技术性能比较 |
| 4 编码技术实现方法 |
| 5 结论 |
（2）深空光通信调制编码及探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 深空通信系统发展概述 |
| 1.2.1 深空微波通信技术 |
| 1.2.2 深空激光通信技术 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 第2章 深空链路及关键技术分析 |
| 2.1 深空链路分析 |
| 2.2 关键技术分析 |
| 2.2.1 光子计数探测技术 |
| 2.2.2 PPM调制技术 |
| 2.2.3 纠错编码技术 |
| 2.2.4 其他技术分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 SCPPM编译码原理 |
| 3.1 SCPPM编码 |
| 3.1.1 外码 |
| 3.1.2 交织 |
| 3.1.3 内码和PPM映射 |
| 3.2 解调和译码 |
| 3.2.1 外码译码 |
| 3.2.2 对数域的MAP算法 |
| 3.2.3 max*函数 |
| 3.2.4 内码译码和PPM解调 |
| 3.2.5 泊松信道下接收PPM符号的LLR计算 |
| 3.2.6 内码平行边简化计算 |
| 3.2.7 译码算法总结 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 SCPPM性能仿真分析 |
| 4.1 不同PPM阶数 |
| 4.2 不同迭代次数 |
| 4.3 不同编码效率 |
| 4.4 独立软解调与联合解调 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于无光子分辨探测系统的研究 |
| 5.1 无光子分辨下的PPM误码率分析 |
| 5.2 对数似然比修正和仿真 |
| 5.3 实验分析 |
| 5.3.1 脉冲光子数标定方法 |
| 5.3.2 实验系统组成 |
| 5.3.3 实验结果与分析 |
| 5.3.4 帧同步方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于多路单光子探测器接收系统的研究 |
| 6.1 理想条件下多路探测系统的理论误码率模型 |
| 6.2 死时间影响下的误码率仿真 |
| 6.3 多路探测实验系统搭建及验证 |
| 6.3.1 实验系统组成 |
| 6.3.2 时隙同步方法 |
| 6.3.3 实验结果与分析 |
| 6.4 编码增益 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文主要工作总结 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 论文后续展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的论文与研究成果 |
（3）基于FPGA的并行QC-LDPC码译码器的设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文主要完成内容及结构安排 |
| 第二章 LDPC译码算法对比分析 |
| 2.1 LDPC码码型选取 |
| 2.1.1 LDPC码的定义 |
| 2.1.2 本文LDPC码码型选取 |
| 2.2 LDPC码译码算法对比分析 |
| 2.2.1 BP算法 |
| 2.2.2 最小和算法(MSA) |
| 2.2.3 归一化最小和算法(NMSA) |
| 2.2.4 分层最小和算法(LMSA) |
| 2.2.5 QC-LDPC码译码算法性能仿真 |
| 2.3 分层最小和算法的参数选取 |
| 2.3.1 LDPC译码仿真环境搭建 |
| 2.3.2 归一化因子仿真 |
| 2.3.3 量化位宽仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 QC-LDPC译码器方案设计 |
| 3.1 三种译码结构的对比分析 |
| 3.1.1 全串行结构 |
| 3.1.2 全并行结构 |
| 3.1.3 部分并行译码器 |
| 3.2 并行分层译码器的方案设计 |
| 3.2.1 分层译码原理 |
| 3.2.2 分层译码器结构 |
| 3.2.3 译码器整体方案设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 并行分层译码器的FPGA实现 |
| 4.1 需求分析 |
| 4.2 译码器各个子模块设计 |
| 4.2.1 输入缓存模块 |
| 4.2.2 节点处理阵列模块 |
| 4.2.3 存储模块 |
| 4.2.4 主控制模块 |
| 4.2.5 输出缓存模块 |
| 4.3 译码器的性能评估 |
| 4.3.1 Modelsim仿真分析 |
| 4.3.2 FPGA逻辑资源消耗分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 大气激光通信环境下的信道编译码实验平台的设计与实现 |
| 5.1 大气激光通信环境下的信道编译码实验平台方案设计 |
| 5.2 大气激光通信环境下的信道编译码实验平台性能评估 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结束语 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录: 缩略语 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间参加科研课题情况 |
（4）轻小型无人机下行数据光传输编码技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 主要工作及结构安排 |
| 第二章 无人机大气激光通信系统及信道特性分析 |
| 2.1 无人机大气激光通信系统 |
| 2.1.1 无人机大气激光通信系统的构成 |
| 2.1.2 无人机大气激光通信系统的关键技术 |
| 2.1.3 无人机大气激光通信系统的信道概述 |
| 2.2 大气信道衰减 |
| 2.2.1 大气信道的吸收效应 |
| 2.2.2 大气信道的散射效应 |
| 2.3 大气湍流效应 |
| 2.3.1 光强闪烁 |
| 2.3.2 到达角起伏 |
| 2.3.3 光束漂移 |
| 2.4 本章总结 |
| 第三章 无人机通信信道编码原理及仿真分析 |
| 3.1 无人机平台振动特性分析 |
| 3.2 差错控制基础 |
| 3.2.1 错误的基本概念 |
| 3.2.2 差错控制系统 |
| 3.2.3 差错控制码的分类 |
| 3.3 常用纠错码 |
| 3.3.1 RS码编译码原理 |
| 3.3.2 Turbo码编译码原理 |
| 3.3.3 LDPC码编译码原理 |
| 3.3.4 纠错码特点对比 |
| 3.4 信道编码的性能仿真与改进 |
| 3.4.1 通信误码率分析 |
| 3.4.2 信道编码性能仿真 |
| 3.4.3 LDPC码算法改进 |
| 3.5 本章总结 |
| 第四章 信道编码性能实验验证与结果分析 |
| 4.1 实验系统方案 |
| 4.1.1 激光器 |
| 4.1.2 激光驱动器 |
| 4.1.3 调制模块与编码模块 |
| 4.1.4 实验程序构架 |
| 4.2 实验与结果分析 |
| 4.3 本章总结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论及成果 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果 |
| 致谢 |
（5）光通信中空间耦合码的设计与译码算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 光通信概述 |
| 1.2.2 光通信中的编码技术 |
| 1.2.3 空间耦合码的发展 |
| 1.3 论文的研究内容及行文安排 |
| 第二章 系统模型及纠错码基本原理 |
| 2.1 光通信系统模型 |
| 2.2 无线光通信的信道模型及调制技术 |
| 2.2.1 无线光通信的信道模型 |
| 2.2.2 无线光通信的调制方式 |
| 2.3 BCH码的基本原理 |
| 2.3.1 BCH码的编码原理 |
| 2.3.2 BCH码的译码算法 |
| 2.3.3 RS码介绍 |
| 2.4 LDPC码的基本原理 |
| 2.4.1 LDPC码的基本概念 |
| 2.4.2 LDPC码的译码算法 |
| 2.5 自正交码介绍 |
| 第三章 Staircase码及其软判决译码算法 |
| 3.1 Staircase码的基本原理 |
| 3.1.1 Braided分组码简介 |
| 3.1.2 Staircase码的编码过程 |
| 3.1.3 Staircase码与乘积码的比较 |
| 3.2 Staircase码的硬判决译码算法 |
| 3.2.1 迭代硬判决译码算法 |
| 3.2.2 结合软信息的硬判决译码算法 |
| 3.2.3 复杂度比较与仿真结果分析 |
| 3.3 Staircase码的软判决译码算法 |
| 3.3.1 迭代软判决译码算法 |
| 3.3.2 复杂度比较与仿真结果分析 |
| 3.3.3 自适应软判决译码算法 |
| 3.4 乘积码在突发删除信道上的性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 空间耦合码在无线光通信系统中的性能 |
| 4.1 基于BMST的无线光通信系统 |
| 4.1.1 BMST的编码过程 |
| 4.1.2 BMST的译码算法 |
| 4.1.3 BMST在无线光通信系统中的性能 |
| 4.2 基于braided自正交码的无线光通信系统 |
| 4.2.1 Braided自正交码的编码过程 |
| 4.2.2 Braided自正交码的迭代双滑窗译码算法 |
| 4.2.3 Braided自正交码在无线光通信系统中的性能 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 研究总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）千兆光通信编码传输系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 无线光通信技术的发展概况 |
| 1.1.1 国外发展概况 |
| 1.1.2 国内发展概况 |
| 1.2 信道编码技术的发展概况 |
| 1.3 信道编码技术在无线光通信中的应用 |
| 1.4 本文主要工作及内容安排 |
| 第二章 RS码的基本原理 |
| 2.1 有限域简述 |
| 2.2 RS码的性质 |
| 2.3 RS码的编码原理 |
| 2.4 RS码的译码原理 |
| 2.4.1 伴随式计算 |
| 2.4.2 关键方程的求解 |
| 2.4.3 钱搜索计算错误位置 |
| 2.4.4 Forney算法计算错误值 |
| 2.5 RS(255,223)码的性能分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 RS码编译码器的FPGA实现 |
| 3.1 基本单元的实现 |
| 3.1.1 有限域加法器 |
| 3.1.2 有限域乘法器 |
| 3.1.3 有限域求逆器 |
| 3.2 RS编码器的FPGA实现 |
| 3.3 RS编码器的功能验证及综合结果 |
| 3.3.1 功能验证 |
| 3.3.2 综合结果 |
| 3.4 RS译码器的FPGA实现 |
| 3.4.1 译码器的结构设计 |
| 3.4.2 伴随式计算的FPGA实现 |
| 3.4.3 求解关键方程的FPGA实现 |
| 3.4.4 钱搜索和Forney算法的FPGA实现 |
| 3.5 RS译码器的功能验证及综合结果 |
| 3.5.1 功能验证 |
| 3.5.2 综合结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于RS码的千兆光通信编码传输系统设计与实现 |
| 4.1 整个系统的设计方案 |
| 4.2 发送端整体设计 |
| 4.2.1 连续编码模块的设计 |
| 4.2.2 分组交织与解交织模块的设计 |
| 4.2.3 并行扰码与解扰码模块的设计 |
| 4.2.4 数据流的帧结构设计 |
| 4.3 发送端模块的功能验证 |
| 4.4 接收端整体设计 |
| 4.4.1 帧同步模块的设计 |
| 4.4.2 连续译码模块的设计 |
| 4.4.3 以太网帧提取模块的设计 |
| 4.5 接收端模块的功能验证 |
| 4.6 Xilinx7 Series Transceiver的配置使用 |
| 4.6.1 GTP IP核的配置使用 |
| 4.6.2 GTP同步时钟驱动 |
| 4.7 硬件平台测试 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）地面无线激光通信信道编码关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的研究工作和内容安排 |
| 第2章 信道编码方案设计 |
| 2.1 地面激光通信系统 |
| 2.1.1 地面激光通信系统 |
| 2.1.2 误码产生原因及特点 |
| 2.2 差错控制基本理论 |
| 2.2.1 差错控制系统 |
| 2.2.2 信道编码 |
| 2.3 码型选择及分析 |
| 2.3.1 常用纠错码 |
| 2.3.2 码型选择及方案设计 |
| 2.4 CCSDS(8176,7154)LDPC码介绍 |
| 2.4.1 线性分组码 |
| 2.4.2 (8176,7154)LDPC码生成矩阵 |
| 2.4.3 (8176,7154)LDPC码校验矩阵 |
| 2.4.4 缩短(8160,7136)LDPC码 |
| 2.4.5 LDPC码的Tanner图 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 LDPC码编译算法选取及交织器设计 |
| 3.1 LDPC编码算法选取 |
| 3.2 LDPC译码算法选取及性能分析 |
| 3.2.1 BP译码算法 |
| 3.2.2 LLR-BP译码算法 |
| 3.2.3 最小和译码算法 |
| 3.2.4 改进的最小和译码算法及参数选取 |
| 3.2.5 LDPC译码算法对比分析及选取 |
| 3.3 交织器设计及性能分析 |
| 3.3.1 交织器原理 |
| 3.3.2 交织器设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 信道编码系统硬件架构设计与实现 |
| 4.1 软硬件平台 |
| 4.1.1 硬件平台 |
| 4.1.2 软件平台 |
| 4.2 信道编码系统整体设计 |
| 4.3 LDPC编码器设计 |
| 4.3.1 LDPC编码模块架构设计 |
| 4.3.2 LDPC编码模块实现 |
| 4.4 LDPC译码器设计 |
| 4.4.1 LDPC译码模块架构设计 |
| 4.4.2 LDPC译码模块实现 |
| 4.5 以太网数据处理单元设计 |
| 4.5.1 MAC帧组装模块设计 |
| 4.5.2 MAC帧解析模块设计 |
| 4.6 加交织器设计 |
| 4.6.1 加交织模块架构设计 |
| 4.6.2 加交织模块实现 |
| 4.7 去交织器设计 |
| 4.7.1 去交织模块架构设计 |
| 4.7.2 去交织模块实现 |
| 4.8 数据收发接口设计 |
| 4.9 整体资源消耗 |
| 4.10 本章小结 |
| 第5章 信道编码系统测试 |
| 5.1 信道编码系统测试方案 |
| 5.2 LDPC译码性能测试 |
| 5.3 系统整体测试 |
| 5.3.1 系统速度测试 |
| 5.3.2 系统丢包性能测试 |
| 5.3.3 系统抗突发性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）基于LDPC码的大气激光通信链路自适应技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大气激光通信中LDPC码研究现状 |
| 1.2.2 大气激光通信中链路自适应技术研究现状 |
| 1.3 论文研究内容及结构安排 |
| 第二章 基于瞬时信噪比的大气信道特性分析 |
| 2.1 大气信道光强特性分析 |
| 2.1.1 大气衰减效应 |
| 2.1.2 大气湍流效应 |
| 2.2 大气信道时变特性分析 |
| 2.2.1 基于瞬时信噪比的大气信道建模 |
| 2.2.2 系统组成及实验原理 |
| 2.2.3 结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 大气激光通信自适应链路中LDPC码构造 |
| 3.1 基于位移矩阵循环置换的QC-LDPC码构造 |
| 3.1.1 LDPC码概述 |
| 3.1.2 Shift-QC-LDPC码构造 |
| 3.2 LDPC码速率兼容算法研究 |
| 3.2.1 随机删除 |
| 3.2.2 基于恢复节点的删除算法 |
| 3.3 仿真结果与分析 |
| 3.3.1 Shift-QC-LDPC码性能分析 |
| 3.3.2 速率兼容LDPC码误码性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离散速率条件下的大气激光通信自适应调制编码 |
| 4.1 大气激光通信自适应调制编码系统构建 |
| 4.2 自适应调制编码系统参数设计 |
| 4.2.1 基于PPM调制的传输模式选择 |
| 4.2.2 大气信道下传输模式切换门限确定 |
| 4.3 系统性能分析与仿真 |
| 4.3.1 系统性能分析 |
| 4.3.2 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 大气激光通信跨层优化设计 |
| 5.1 跨层设计原理 |
| 5.1.1 混合自动请求重传基础 |
| 5.1.2 AMC-HARQ跨层自适应系统模型 |
| 5.2 基于Ⅰ型HARQ的 AMC传输模式误帧特性及切换门限 |
| 5.3 基于Ⅱ型HARQ的 AMC传输模式误帧特性及切换门限 |
| 5.3.1 PPM调制下的LDPC码初始化 |
| 5.3.2 chase合并下的LDPC码译码 |
| 5.3.3 IR合并下的LDPC码译码 |
| 5.3.4 Chase合并与IR合并下AMC传输模式切换门限 |
| 5.4 系统性能分析与仿真 |
| 5.4.1 平均误帧率和平均频带利用率计算 |
| 5.4.2 仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结束语 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）基于大气激光通信的综合业务通信平台设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究内容 |
| 1.3 组织结构 |
| 第二章 综合业务通信平台概述 |
| 2.1 现网通信 |
| 2.1.1 以太网通信 |
| 2.1.2 视音频通信 |
| 2.1.3 工业现场通信 |
| 2.2 大气激光通信 |
| 2.2.1 发展历程 |
| 2.2.2 激光传输原理 |
| 2.2.3 大气信道特性 |
| 2.3 大气激光通信的系统现状 |
| 2.3.1 系统基本组成 |
| 2.3.2 国内外研究现状 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 综合业务通信平台关键技术研究 |
| 3.1 综合业务通信平台设计目标和组成 |
| 3.2 数字复分接模块 |
| 3.2.1 数字复分接技术原理 |
| 3.2.2 数字复分接模块实现方案 |
| 3.2.3 数字复分接模块实现技术设计 |
| 3.3 信道编译码模块 |
| 3.3.1 常用信道编译码类型 |
| 3.3.2 性能比较 |
| 3.4 调制解调模块 |
| 3.4.1 常用调制方式 |
| 3.4.2 压缩数字脉冲间隔调制 |
| 3.4.3 性能比较 |
| 3.5 光源与光电探测器 |
| 3.5.1 发射光源 |
| 3.5.2 光电探测器 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 综合业务通信平台关键技术实现 |
| 4.1 FPGA概述 |
| 4.2 数字复分接模块实现 |
| 4.2.1 位同步 |
| 4.2.2 帧同步 |
| 4.2.3 码速调整和恢复 |
| 4.2.4 加扰解扰器 |
| 4.3 RS编译码器实现 |
| 4.3.1 RS编码器的实现 |
| 4.3.2 RS译码器的实现 |
| 4.4 调制解调器实现 |
| 4.4.1 DPIM调制解调器的实现 |
| 4.4.2 CDPIM调制解调器的实现 |
| 4.5 激光发射接收电路 |
| 4.6 外围接口 |
| 4.7 电源模块 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 综合业务通信平台测试 |
| 5.1 测试方案 |
| 5.2 功能测试 |
| 5.2.1 语音通信测试 |
| 5.2.2 图像通信测试 |
| 5.2.3 SPI总线通信测试 |
| 5.2.4 以太网通信测试 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 程序清单 |
| 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 致谢 |
（10）基于级联码光正交频分复用技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 大气激光通信的发展及存在的问题 |
| 1.1.1 大气激光通信的发展 |
| 1.1.2 大气激光通信优势和存在的问题 |
| 1.2 多载波调制技术的发展 |
| 1.3 大气激光通信中信道编码技术 |
| 1.4 本论文的研究内容 |
| 2 OFDM系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 OFDM基本原理 |
| 2.2.1 OFDM调制原理 |
| 2.2.2 OFDM解调原理 |
| 2.2.3 激保护间隔和循环前缀 |
| 2.2.4 加窗技术 |
| 2.2.5 快速傅里叶变化及反变换技术 |
| 2.2.6 OFDM系统和FDM系统的区别 |
| 2.2.7 射频OFDM与FSO-OFDM的区别 |
| 2.3 OFDM系统建模及仿真 |
| 2.3.1 OFDM系统的发送端模块 |
| 2.3.2 OFDM系统的接收端模块 |
| 2.4 大气散射效应对信道的影响 |
| 2.4.1 大气散射信道模型 |
| 2.4.2 雨雾沙物理特性及衰减效应 |
| 2.5 OFDM系统仿真结果 |
| 2.6 总结 |
| 3 RS码 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 RS码基本概念 |
| 3.3 RS码的编码算法 |
| 3.4 RS码的译码算法 |
| 3.4.1 伴随式s(x)的计算 |
| 3.4.2 错误位置多项式的求解 |
| 3.4.3 错误位置的确定 |
| 3.4.4 错误值的确定 |
| 3.5 RS码的仿真结果 |
| 3.6 总结 |
| 4 LDPC码 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LDPC码的编码原理 |
| 4.2.1 LDPC码的定义 |
| 4.2.2 Tanner图 |
| 4.2.3 构造LDPC码的校验矩阵 |
| 4.3 LDPC码的译码原理 |
| 4.3.1 BF算法 |
| 4.3.2 BP算法 |
| 4.4 LDPC码仿真结果 |
| 4.5 总结 |
| 5 级联码 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单级型级联码 |
| 5.2.1 单级型级联码的基本原理 |
| 5.2.2 单级型级联码的编码过程 |
| 5.3 交织型级联码 |
| 5.3.1 交级型级联码的基本原理 |
| 5.3.2 交级型级联码的编码过程 |
| 5.4 级联码的仿真结果 |
| 5.5 总结 |
| 6 结论 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作的不足 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
四、大气激光通信系统中RS码的研究与实现（论文参考文献）
- [1]空间激光通信系统中的信道纠错编码技术[J]. 张金刚,罗煜缤,于思源,耿驰. 宇航总体技术, 2021(05)
- [2]深空光通信调制编码及探测技术研究[D]. 闻冠华. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]基于FPGA的并行QC-LDPC码译码器的设计与实现[D]. 侯鹏. 北京邮电大学, 2020(05)
- [4]轻小型无人机下行数据光传输编码技术研究[D]. 张彭博. 长春理工大学, 2020(01)
- [5]光通信中空间耦合码的设计与译码算法研究[D]. 窦欣. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [6]千兆光通信编码传输系统设计与实现[D]. 凌林. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [7]地面无线激光通信信道编码关键技术研究[D]. 秘志贺. 哈尔滨工业大学, 2018(02)
- [8]基于LDPC码的大气激光通信链路自适应技术[D]. 王磊. 国防科技大学, 2017(02)
- [9]基于大气激光通信的综合业务通信平台设计与实现[D]. 费海荣. 南京邮电大学, 2016(03)
- [10]基于级联码光正交频分复用技术的研究[D]. 佘彬华. 西安工业大学, 2014(10)