基于OFDM的自由空间光通信中LDPC码的性能研究

摘要

自由空间光通信（FSO）作为一种新型宽带无线接入方式备受关注，其以激光作为信息高速传输的载体，在短距离内具有传输容量大、抗干扰能力强的特点，被认为是“最后一公里”问题切实可行的解决方案，但是FSO系统以大气作为传输介质，在传输过程中容易受到大气湍流等外界因素的干扰，会对通信质量产生影响。低密度奇偶校验码（LDPC）与正交频分复用（OFDM）是无线通信中提升信息传输质量的关键技术，在诸多领域得到了广泛的应用。将OFDM与FSO系统相结合建立FSO-OFDM系统仿真模型可以充分发挥FSO系统的优势，分析在大气湍流环境下不同闪烁指数、子载波调制方式以及子载波数对FSO-OFDM系统误码性能的影响。为了进一步改善通信效果，将具有优越纠错性能的LDPC码应用到FSO-OFDM系统中，对LDPC码在不同码长、码率以及迭代次数等因素下的系统误码特性进行了仿真研究，分析不同参数对系统性能的影响。研究表明，在FSO系统中采用OFDM与LDPC码相结合的通信方式具有良好的传输性能，通过分析仿真结果可以得到合理的LDPC码参数方案，对通信系统的设计具有实际的指导意义。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 关键技术研究现状

1.2.1 空间激光通信的发展

1.2.2 FSO-OFDM系统的发展

1.2.3 LDPC码的发展

1.3 论文的主要工作内容及结构安排

第2章 大气随机信道理论基础

2.1 FSO系统模型

2.1.1 光发射系统

2.1.2 大气随机信道

2.1.3 光接收系统

2.2 大气衰减

2.2.1 大气分子吸收

2.2.2 大气分子散射

2.2.3 大气气溶胶衰减

2.3 大气湍流

2.3.1 大气湍流中的统计特性

2.3.2 大气湍流中的光强闪烁

2.4 本章小结

第3章 FSO-OFDM系统研究

3.1 OFDM技术

3.1.1 OFDM基本原理

3.1.2 OFDM的子载波调制

3.1.3 OFDM的离散傅里叶变换

3.1.4 保护间隔与循环前缀

3.2 FSO-OFDM技术

3.2.1 光通信中的OFDM系统

3.2.2 FSO-OFDM基本原理

3.2.3 FSO-OFDM系统性能仿真分析

3.3 本章小结

第4章 LDPC码在FSO-OFDM系统中的应用

4.1 LDPC码基本概念

4.1.1 LDPC码的定义和描述方法

4.1.2 LDPC码校验矩阵的构造

4.1.3 LDPC码的编码算法

4.1.4 LDPC码的译码算法

4.2 LDPC码在FSO-OFDM系统中的仿真分析

4.2.1结合LDPC码的FSO-OFDM系统设计

4.2.2 LDPC码采用不同码长下的性能仿真

4.2.3 LDPC码采用不同码率下的性能仿真

4.2.4 LDPC码采用不同迭代次数下的性能仿真

4.3 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

作者简介及科研成果

致谢