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对水下光通信性能的LDPC和PPM分析。

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简介:
在水下光通信领域,信号在海水信道中遭受极度衰减,对通信系统的可靠性造成了显著的负面影响,因此迫切需要采用卓越的纠错码来有效降低数据传输过程中的误码率。具体而言,将低密度奇偶校验码(LDPC)与脉冲位置调制(PPM)技术巧妙地结合起来,构建了一个水下光通信系统模型,并在此基础上进行了精简优化,从而显著降低了计算的复杂度,使其更易于在硬件平台上实现。这种简化后的方案由于无需获取信道的详细信息特征,尤其适用于那些复杂海水信道中提取软信息的情况。通过Matlab仿真分析对比了简化前后系统的误码性能表现,实验结果清晰地表明,简化后的方法虽然在系统编码增益方面略有下降,但相比于未进行编码的情形而言仍然保持着相当高的编码增益;并且当脉冲位置调制(PPM)的调制阶数较低时,该简化方法的误码性能甚至能够超越里德-所罗门码。总而言之,这种简化软解调方案在各种不同的应用场景下都展现出其独特的优势和适用性。

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  • 关于LDPCPPM研究
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    本研究探讨了低密度奇偶校验(LDPC)码和脉冲位置调制(PPM)技术在水下光通信系统中的应用,分析其传输效率及抗干扰能力,以优化水下数据传输的可靠性。 在水下光通信系统中, 信号传输受到海水信道的严重影响导致衰减极大, 这会降低系统的可靠性。因此, 必须使用高效的纠错码来减少数据传输中的错误率。通过结合低密度奇偶校验码(LDPC)和脉冲位置调制(PPM),构建了一种水下光通信系统模型,对原有的PPM软解调方法进行了简化以降低计算复杂度,并便于硬件实现。这种简化的方法不需要详细了解信道特征,特别适合于提取海水环境中的软信息。 通过Matlab仿真分析对比了简化前后系统的误码性能差异。结果显示, 尽管简化后的方案减少了编码增益(相对于未简化的版本),但它相比没有纠错编码的情况仍然具有较高的编码增益;尤其在PPM调制阶数较低的情况下,该方法的误码表现甚至超过了里德-所罗门码。 总的来说,这种简化软解调的方法非常适合应用于各种不同条件下的水下光通信场景。
  • 二进制LDPC(2010年)
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    本文发表于2010年,主要研究了在二进制对称信道中低密度奇偶校验码(LDPC)的编码性能,并进行了详细的理论分析和仿真验证。 低密度校验码(LDPC)是一种线性分组纠错编码方式,其中常用的是和积传递算法作为迭代译码方法之一。在此基础上,针对二进制对称信道(BSC),研究了LDPC码的消息传递迭代译码算法,并对其误码特性进行了仿真分析。同时利用密度进化的方法模拟了校验节点与变量节点在迭代过程中的概率分布变化情况。实验结果表明,在给定的信道门限条件下,LDPC码具有优异的纠错性能。
  • 不同O-OFDM技术在湍流环境可见
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    本研究探讨了不同类型O-OFDM(正交频分复用)技术在受湍流影响的水下可见光通信环境中的表现,深入分析其传输性能。 不同O-OFDM技术在湍流水下可见光通信中的性能表现。
  • 中最大比合并集接收与仿真
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    本研究探讨了水下激光通信中的最大比合并分集接收技术,通过理论分析和仿真试验,评估其在不同条件下的性能表现,为提高水下通信质量提供参考。 受海水吸收与散射的影响,在长距离水下通信过程中信号强度减弱,信噪比(SNR)降低,导致误码率(BER)上升,并限制了最远的通信范围。为此,我们提出将最大比合并(MRC)分集接收技术应用于水下激光通信系统中。通过分析和研究,在考虑海水吸收与散射综合作用的情况下,探讨了MRC空间分集接收技术相比于等增益合并(EGC)在改善水下激光通信系统接收器性能方面的优势。 我们推导出了MRC加权系数的分配方式,并进一步分析了不同接收支路数量对整体BER的影响。通过蒙特卡罗仿真方法,针对波长为532纳米的绿光,在IB型水质条件下100米处六通道分集接收器中进行了对比研究,展示了在该环境下MRC相对于EGC性能改善的具体情况。 此外,还模拟了不同水质(Jerlov IB和II类)下两种合并技术BER随通信距离变化的关系。理论分析与仿真结果表明:MRC能够根据各路信号的SNR状况合理分配加权系数以实现最佳接收信噪比;在相同的误码率要求下,MRC可以延长水下激光通信的最大传输范围;而在相同传输范围内,则能显著降低系统的BER值。 因此,这项研究为构建长距离、高可靠性的水下激光通信系统提供了一种有效的技术解决方案。
  • Gamma-Gamma湍流大气系统误码
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    本文探讨了在Gamma-Gamma湍流信道环境下,大气光通信系统中误码率的表现与性能,并进行了深入的理论分析。 大气湍流是影响无线激光通信系统性能的关键因素之一,它导致的强度闪烁效应会干扰信号接收与还原过程。基于Gamma-Gamma概率分布的大气湍流信道统计模型,研究了副载波相移键控(PSK)调制技术在大气光通信中的误码特性,并推导出副载波二进制相移键控(BPSK)和开关键控(OOK)两种模式的系统误码率表达式。通过分析特定条件下的大气光通信系统,比较了BPSK与OOK两种调制方式的误码性能差异。研究还探讨了链路特征、接收孔径尺寸、通信波长及天顶角等因素对系统误码率的影响。结果表明:增大接收孔径和增加通信波长可以有效降低系统的误码率,而随着天顶角的增大,则会导致系统误码率上升;同时,在所研究条件下副载波BPSK调制模式具有优于OOK调制模式的误码特性。
  • LDPC编码与解码
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    本文深入探讨了低密度奇偶校验(LDPC)码的编码原理及其在不同信道条件下的解码性能,旨在为通信系统的可靠传输提供理论支持和技术指导。 基于DSP的LDPC编译码研究及在多种信道条件下使用MATLAB进行性能仿真的分析比较。
  • 浅海道中RS码QC-LDPC码级联编码
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    本研究探讨了在浅海通信环境中,通过结合循环冗余校验(RS)码与准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码进行数据传输的有效性。分析结果显示,这种级联编码方式能够显著提高浅海水声信道中的错误纠正能力和信号传输的可靠性。 RS码具有很强的处理突发错误的能力,而QC-LDPC码作为一种特殊的LDPC码,则表现出接近香农极限的良好性能。基于此,我们提出了一种将RS码与QC-LDPC码进行级联的方法,并将其应用于水声信道的研究中。仿真结果表明,该方法相较于单独使用QC-LDPC码能够显著降低误码率,并保持较好的纠错能力。
  • 不同调制方法赝热
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    本文对多种调制技术下的赝热光源进行了全面的性能比较与分析,旨在探讨不同条件下光源的有效性和适用性。 在关联成像技术中,赝热光源的特性对成像质量至关重要。赝热光源的关联特性和所生成图像的对比度、信噪比以及分辨率密切相关。当其他条件相同的情况下,二阶关联峰值越高,则形成的关联图像对比度也相应提升;同时,若赝热光源具有更好的随机性,则其产生的成像效果在信噪比上会更优。 目前产生赝热光源的方法众多,近年来出现的一种基于空间光调制器的方案因其相位可预置的特点而显示出良好的应用潜力。本段落阐述了如何利用空间光调制器进行不同的调幅和调相操作来生成不同特性的赝热光源,并通过模拟实验对比分析了在施加不同振幅分布与相位分布时,所产生的赝热光源二阶关联峰值的变化情况。 研究结果显示,在给定的条件下(即当振幅遵循瑞利分布而相位则均匀分布在0到2π之间)下可以实现理论上的最优状态——使赝热光的相关系数达到最大值2。此时所生成的赝热光源在各方面性能上都较为理想,适用于高质量成像需求的应用场景中。
  • 可见中调制方式及
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    本研究探讨了可见光通信系统中的多种调制技术,并对其传输效率和可靠性进行了深入分析。 为了实现白光LED室内照明与通信的双重功能,在分析可见光通信特点的基础上,本段落研究了开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)等结构,并提出了一种新型反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)。通过比较各种调制方式的编码结构、带宽需求及平均发射功率,推导了系统误时隙率表达式。仿真结果显示,OOK具有最小的带宽需求;而RDH-PIM则能获得最大的平均发射功率,并且其带宽利用率明显优于PPM和DPIM。作为一种折中方案,RDH-PIM在无线光通信领域显示出一定的应用潜力。