基于大气激光通信系统的Turbo码译码性能研究

摘要

由于大气激光通信信道对光信号的衰减极大，实际通信系统的编码应具有极强纠随机差错和纠突发差错的能力。本文针对大气激光通信信道的特殊性，结合当前具有接近Shannon限优异性能的编码技术一Turbo码对信道进行了编码。 本文主要研究的是基于Turbo码大气激光通信系统中的译码部分。目前对Turbo码的译码研究主要集中在电通信系统中的算法理论、译码结构和迭代次数的影响等方面。但要在大气激光通信系统中使用Turbo码还没有得到完善的理论支持。为了实现Turbo码在光通信系统中的应用，本文设计了一套完整的基于大气激光通信的Turbo码仿真系统，通过与未编码系统和卷积码系统的比较，得出在光通信系统中使用Turbo码的优越性。 论文分为三大部分。首先，介绍了课题的研究背景、大气激光通信信道的特点以及Turbo码的编译码原理，并根据纠错码的原理在理论上分析出使用Turbo码的优越性；第二，对目前常用的各类译码算法进行分析，并对基于大气随机信道的MAP译码算法及其改进算法进行了公式修正，使之适用于光通信信道，为随后的Turbo码系统仿真应用奠定了理论基础；最后，设计仿真系统，通过系统仿真结果分析出Turbo码在译码算法和迭代次数的选择上对系统性能的影响，并分析了在实际大气激光通信系统使用Turbo码的优势所在。 到目前为止，由于Turbo码具有的优异性能，已成为信道编码的热门领域。但是由于它的延时过长等原因，在光通信领域的应用尚不广泛。希望通过本文的分析和设计，能对大气激光通信系统的硬件实现提供一定的理论基础。

目录

文摘

英文文摘

西南交通大学学位论文创新性声明

第一章绪论

1.1大气激光通信概述

1.2大气激光通信的发展现状

1.3基于大气激光通信的纠错编码研究进展

1.4本文的工作及内容安排

第二章大气随机信道对大气激光通信影响分析

2.1大气湍流效应

2.1.1大气闪烁的概率分布

2.1.2其他大气湍流效应

2.2大气衰减

2.2.1大气分子的吸收

2.2.2大气分子的散射

2.2.3大气气溶胶的衰减

2.3本章小结

第三章Turbo码基本编译码原理

3.1信道编码

3.1.1信道编码原理

3.1.2信道编码分类

3.2 Turbo码的研究现状

3.3 Turbo码的编译码过程

3.3.1 Turbo码的编码过程

3.2.2 Turbo码的译码过程

3.4 Turbo码与其他纠错编码的性能比较

3.5本章小结

第四章Turbo码译码算法在大气激光通信系统中的修正

4.1 MAP译码算法的修正

4.1.1 BPSK系统中的MAP译码算法

4.1.2 OOK系统中的MAP译码算法

4.2两种改进MAP译码算法的修正

4.2.1 BPSK系统中的两种改进MAP译码算法

4.2.2 OOK系统中的两种改进MAP译码算法

4.3 SOVA译码算法

4.4本章小结

第五章基于MATLAB的仿真结果

5.1设计仿真系统

5.1.1仿真系统的实现

5.1.2仿真系统的分析

5.2仿真结果及分析

5.2.1译码算法的性能比较

5.2.2迭代次数对系统性能的影响

5.3仿真系统中纠错码的比较

5.4本章小结

总结

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和取得的科研成果