無線光通信系統(tǒng)中LDPC碼性能研究.pdf

1、無線光通信系統(tǒng)具有抗電磁干擾、組網(wǎng)機(jī)動靈活、無需頻譜許可、保密性好、信息容量大和協(xié)議透明等諸多優(yōu)點(diǎn),是目前研究的熱點(diǎn)之一,而傳輸過程中的湍流極大地影響到系統(tǒng)的性能。引入信道編碼技術(shù),能有效地提高系統(tǒng)的性能。LDPC碼采用迭代譯碼算法,編譯碼復(fù)雜度低、時(shí)延短,易于硬件實(shí)現(xiàn),更有接近香農(nóng)限的譯碼性能,是無線光通信信道編碼的一個(gè)很好的選擇。仿真時(shí)信道模型的選擇,影響到對系統(tǒng)性能的分析,常用的湍流信道概率密度分布模型有K分布、對數(shù)正態(tài)分布和Ga

2、mma-Gamma分布,其中K分布僅適用于強(qiáng)湍流區(qū),對數(shù)正態(tài)分布則僅適用于弱湍流區(qū),Gamma-Gamm a分布則在弱、中等和強(qiáng)湍流區(qū)均適用;而現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)大多使用對數(shù)正態(tài)分布,對弱湍流信道下LDPC碼的性能進(jìn)行研究,在中、強(qiáng)湍流信道中的研究較少。因此,以Gamma-Gamma分布為湍流信道模型,研究LDPC碼在弱、中和強(qiáng)湍流中的性能是有一定指導(dǎo)意義和參考價(jià)值的。
　　本文首先分析了無線光通信信道,推導(dǎo)出背景光噪聲、接收機(jī)產(chǎn)生的

3、暗電流噪聲和熱噪聲等最終的等效方式;對三種常用的湍流信道分布模型的適用條件進(jìn)行了仿真,分析可知Gamma-Gamma模型適用于各個(gè)強(qiáng)度的湍流區(qū)域;并在Matlab軟件中產(chǎn)生了各個(gè)強(qiáng)度的湍流信道信息,經(jīng)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證了該數(shù)據(jù)符合對應(yīng)強(qiáng)度的Gamma-Gamma分布,可以作為后面仿真的信道狀態(tài)信息。然后介紹了LDPC碼的編譯碼方法,綜合考慮譯碼算法的復(fù)雜度及譯碼性能,選擇LLR-BP作為本文的譯碼算法;并在Gamma-Gamm a湍流信道下,對L

4、DPC碼結(jié)合光通信中兩種常用的調(diào)制(OOK和PPM)的譯碼初始化做了相關(guān)推導(dǎo)。在Gamma-Gamma模型的弱湍流信道下,分析了不同碼長、不同碼率、不同最大迭代次數(shù)和不同譯碼算法的LDPC+BPPM系統(tǒng)的性能,結(jié)果表明:碼率越低,譯碼性能越好;隨著碼長和迭代次數(shù)的增加,譯碼的性能越好,且這種性能的提升不是無限制的,而是隨著碼長或譯碼次數(shù)的不斷增加,性能的提升將越來越緩慢。綜合考慮碼的性能以及運(yùn)算復(fù)雜度,仿真中采用碼長為1056、碼率為0

5、.5、最大迭代次數(shù)為10的LDPC碼。
　　最后,在各個(gè)強(qiáng)度的Gamma-Gamma湍流信道下,先對LDPC結(jié)合OOK及BPPM的編碼增益進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,LDPC+BPPM的性能優(yōu)于LDPC+OOK,且隨著湍流強(qiáng)度的增大,前者的優(yōu)勢則更加明顯;OOK和BPPM在AWGN、弱湍流和中等湍流信道中,編碼增益都隨著湍流強(qiáng)度的增大而增大,不同的是OOK的編碼增益在中等湍流中的比強(qiáng)湍流中的大,而BPPM則中等的比強(qiáng)湍流中的小。再對LD