本文選題：相干光正交頻分復用(CO-OFDM)系統(tǒng) + 準循環(huán)LDPC(QC-LDPC)碼�。� 參考：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著信息的普及與科技的發(fā)展,人們對云計算、高清視頻等大數(shù)據(jù)的需求越來越大,對網(wǎng)絡寬帶的需求也不斷增加,同樣對光纖通信的要求也日趨嚴格。采用“超級信道”技術的相干光正交頻分復用(Coherent Optical-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)系統(tǒng)可以在小幅度犧牲傳輸距離的條件下提高頻譜利用率,滿足日益增長的“超大容量”與“長距離”等光通信要求,成為光通信系統(tǒng)中最具潛力的技術之一。同樣隨著5G技術的深入研究,超快下載速率、零時延、零丟包的高標準成為學者們?yōu)閷崿F(xiàn)“萬物互聯(lián)”的基本要求。為了滿足高速通信的可靠性,相應的通信標準正在逐步確立。2016年由國際移動通信標準化組織第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project,3GPP)的第87次會議上確立了以低密度奇偶校驗(Low Density Parity Check,LDPC)碼作為數(shù)據(jù)信道中長碼的編碼方案,使其成為信道編碼技術領域的關鍵研究方向。LDPC碼主要分為隨機碼和結構化碼�；诮Y構化LDPC碼擁有更低的錯誤平臺和編碼復雜度,便于系統(tǒng)實現(xiàn)短距離下更長的LDPC碼。準循環(huán)LDPC(Quasi-Cyclic LDPC,QC-LDPC)碼是一種非常有代表性的結構化LDPC碼,其準循環(huán)性便于編碼與實現(xiàn),大大提高了通信可靠性。本文基于QC-LDPC碼的CO-OFDM系統(tǒng)編碼算法進行研究,主要工作如下:1.首先,通過分析QC-LDPC碼的編碼規(guī)則和方法充分掌握QC-LDPC碼的基本原理。擁有良好構造的LDPC碼擁有接近于香農(nóng)極限的優(yōu)秀性能,必能讓系統(tǒng)的可靠性得到質(zhì)的飛躍。研究過程中發(fā)現(xiàn)可反轉(zhuǎn)子集LDPC(Invertible Subset LDPC,IS-LDPC)碼因其特殊的碼構造擁有與IEEE 802.16e標準中QC-LDPC碼一樣優(yōu)秀的可靠性,并以此為基礎將IS-LDPC碼的概念應用于準循環(huán)結構中得到IS-QC-LDPC碼。2.一個性能良好的LDPC碼的校驗矩陣必須保證其對二分圖中擁有最大圍長和最少短環(huán)數(shù)量。為了優(yōu)化IS-QC-LDPC碼,減小碼之間的相關性,在設計校驗矩陣時通過更新基校驗矩陣偏移量以減小短環(huán)數(shù)量并增大圍長。本文提出改進的QC-LDPC(OIS-QC-LDPC)碼不僅融合了IEEE 802.16e中QC-LDPC碼中校驗矩陣的準雙對角線特性,而且保持了IS-LDPC碼結構的可反轉(zhuǎn)特性。OIS-QC-LDPC碼的校驗矩陣構造方法分為三步:(1)通過考慮變量節(jié)點和校驗節(jié)點的度分布,使用漸進邊長擴展(Progress Edge Growth,PEG)算法得到基校驗矩陣。本文采用IEEE802.16e中QC-LDPC碼的校驗矩陣的度分布。(2)更新基校驗矩陣中各循環(huán)矩陣的偏移量。根據(jù)更新基校驗矩陣偏移量將得到的偏移量應用到已構造的基校驗矩陣中,同時保持可反轉(zhuǎn)子集結構的特性。(3)將基校驗矩陣經(jīng)循環(huán)矩陣擴展得到校驗矩陣。最后給出了改進的QC-LDPC碼校驗矩陣構造算法。3.通過分析光纖通信的相關技術和OFDM基本原理充分掌握CO-OFDM系統(tǒng)的基本原理。將OIS-QC-LDPC碼應用在CO-OFDM系統(tǒng)中。通過仿真表明,本文提出的基于OIS-QC-LDPC碼擁有較IS-QC-LDPC碼和IEEE 802.16e標準下的QC-LDPC碼更可靠的通信性能。仿真分析可知,OIS-QC-LDPC碼在不同碼長、調(diào)制方式和距離下較其他兩種碼均表現(xiàn)出良好的可靠性。(1)同條件下采用QPSK調(diào)制,碼長n(28)30720,當誤碼率為210-時,OIS-QC-LDPC碼較IS-QC-LDPC提升約0.7d B的OSNR,較IEEE 802.16e中QC-LDPC碼提升約1d B的OSNR。隨著曲線速率的變化,這種差距會越來越大。(2)同條件下采用16QAM調(diào)制,碼長n(28)30720,當誤碼率為210-時,OIS-QC-LDPC碼較IS-QC-LDPC提升遠超過1.5d B的OSNR,較IEEE 802.16e中QC-LDPC碼提升更多。(3)以誤碼率為37 10-?為例,OIS-QC-LDPC碼可傳輸?shù)木嚯x為70km,而其他兩種碼的傳輸條件僅為長度40km。降低誤碼率的同時,本文還驗證該算法短環(huán)數(shù)的減少。碼長n(28)30720和n(28)15360時,改進算法較原算法去除了長為4和6的環(huán),使圍長達到了8,并在一定程度上較小了8環(huán)的數(shù)量。
[Abstract]:In order to satisfy the reliability of high - speed communication , we have established a coding scheme with low density parity check ( LDPC ) code as the long code in the data channel , which is one of the most potential technologies in the field of channel coding . The results show that OIS - QC - LDPC codes are more reliable than IS - QC - LDPC codes in different code lengths , modulation modes and distances .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN911.22;TN929.1

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