Turbo码在大气无线光通信中应用性能研究

论文摘要

保证无线光通信链路的可靠传输是无线光通信工程化实现的关键技术之一。采用信道编码技术是保证和提高大气无线光通信链路性能的主要方案之一。针对严重影响大气无线光通信链路性能的大气闪烁因素,本文对采用Turbo码以改善大气无线光通信链路性能的情况进行了理论、仿真分析。本论文的主要内容有1.根据弱湍条件下的大气信道模型,对采用OOK调制方式下的无线光通信的信道容量模型进行推导,并采用蒙特卡洛的仿真方法进行了仿真分析,对采用OOK调制和BPPM调制的大气无线光通信系统误码率性能进行了仿真分析。2.从Turbo码编码原理出发,OOK和BPPM两种调制方式下,考虑大气闪烁的影响,利用转移函数限对Turbo码的误码率性能进行了推导仿真分析。仿真结果表明,采用BPPM调制和Turbo码相结合的方式可以有效的节省系统所需的接收光功率,并能获得较好的性能。3.分析了Turbo码的译码原理,并详细推导了Turbo码在采用两种调制方式下的采用MAP和Log-MAP算法的译码过程,详细说明了SOVA译码算法的过程,并利用流程图详细说明了此算法过程,同时对这几种译码算法进行了仿真分析。仿真结果表明,采用BPPM调制方式下的Turbo码的性能比OOK调制方式下的Turbo码性能好,三种译码算法中MAP算法与Log-MAP算法性能相当,SOVA算法的性能比MAP和Log-MAP算法劣约3dB左右。4.分析了采用RS编码链路的性能,并与采用Turbo码编码方案的链路性能进行了比较,同时,通过计算机模拟仿真详细分析比较了Turbo码和卷积码在无线光通信系统中的应用。5.详细说明了对Turbo码性能有重要影响的几种典型交织器的交织原理,并对采用这几种交织器的Turbo码在无线光通信中的性能进行了仿真分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展动态
• 1.2.1 国外空间光通信发展状况
• 1.2.2 国内空间光通信研究现状
• 1.3 本课题的来源和意义
• 1.4 本文结构
• 第二章 信道容量及大气无线光通信链路性能分析
• 2.1 大气湍流理论及信道模型的建立
• 2.2 信道容量
• 2.2.1 带信道边信息时的信道容量
• 2.2.2 不带信道边信息的信道容量
• 2.3 大气无线光通信系统误码率性能分析
• 2.3.1 OOK调制系统误码性能分析
• 2.3.2 BPPM系统误码性能分析
• 2.4 本章小节
• 第三章 Turbo码在无线光通信中性能分析
• 3.1 Turbo编码原理
• 3.2 Turbo码的性能限分析
• 3.3 OOK调制下无线光通信Turbo码性能分析
• 3.4 BPPM调制下无线光通信Turbo码性能分析
• 3.5 仿真与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 无线光通信中Turbo码译码算法性能研究
• 4.1 Turbo码译码器的构成
• 4.2 硬判决与软判决对信道容量的影响
• 4.3 基于后验概率的软输出MAP（Maximum A Posteriori）译码算法
• 4.4 OOK调制下Turbo码迭代译码过程
• 4.4.1 OOK调制系统模型
• 4.4.2 译码过程推导
• 4.5 BPPM调制下Turbo码迭代译码过程
• 4.5.1 BPPM调制系统模型
• 4.5.2 译码过程推导
• 4.6 Log-MAP译码算法
• 4.6.1 OOK调制下的Log-MAP译码算法
• 4.6.2 BPPM调制下的Log-MAP译码算法
• 4.7 软输出维特比译码算法
• 4.8 仿真与分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 Turbo码与RS码、卷积码的性能比较
• 5.1 Turbo码与RS码的性能比较
• 5.1.1 未编码系统的性能
• 5.1.2 RS编码链路性能分析
• 5.1.3 Turbo码与RS码的性能比较
• 5.2 Turbo码与卷积码的性能比较
• 5.2.1 卷积码一些基本概念
• 5.2.2 卷积码与Turbo码的性能比较
• 5.3 本章小节
• 第六章 Turbo码中交织器的设计
• 6.1 交织器的描述方法
• 6.2 交织器在Turbo码中的作用
• 6.3 交织器的分类
• 6.3.1 分组交织器
• 6.3.2 分组螺旋交织器
• 6.3.3 随机交织器
• 6.3.4 S随机交织器（半随机交织器）
• 6.4 交织器的设计准则
• 6.5 不同类型交织器的仿真分析
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结
• 7.1 全文总结
• 7.2 今后的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 近年发表的论文和承担的工作