極化碼自從被證明有著可以嚴(yán)格達(dá)到信道容量的性質(zhì)之后,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于極化碼的研究熱度就一直非常高。隨著國(guó)際移動(dòng)通信化組織（The 3rd Generation Partnership Project,3GPP）在2016年將極化碼確定為5G（the 5th Generation）控制信道的編碼標(biāo)準(zhǔn)后,極化碼得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。但是,從目前國(guó)內(nèi)外公開的文獻(xiàn)來看,對(duì)于極化碼在無線光通信領(lǐng)域的研究尤其是基于大氣湍流信道下的研究并不是很多,因此開展在近地弱湍流信道下極化碼的編碼調(diào)制性能的分析和實(shí)驗(yàn)具有一定的研究意義。首先對(duì)信息論的部分基礎(chǔ)知識(shí)包括通信系統(tǒng)模型、常用信道進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。然后對(duì)極化碼的生成原理進(jìn)行了分析與研究,對(duì)形成極化信道的三個(gè)部分:信道合成、信道分裂以及最終的信道極化進(jìn)行了詳細(xì)的分析。之后論文對(duì)能夠在空間光通信傳輸過程中造成較大干擾的大氣湍流效應(yīng)進(jìn)行了介紹,同時(shí)針對(duì)本文研究所需要使用的極化碼傳輸信道——近地弱湍流信道進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,并且完成了近地弱湍流信道的gamma-gamma模型的建立。隨后,論文對(duì)于極化碼的幾種構(gòu)造方法:巴氏參數(shù)估計(jì)法、密度進(jìn)化法、蒙特卡羅構(gòu)造法和高斯近... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

turbo碼編碼原理結(jié)構(gòu)圖

誦腦謨諦諾蘭??礪踇5]，在最初的信道極化理論中，采用的是一個(gè)離散二進(jìn)制無記憶信道，將它進(jìn)行多次復(fù)用以及合并分離，從而使原本互相獨(dú)立的各個(gè)信道轉(zhuǎn)化成具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的極化信道。信道極化操作會(huì)使得極化后的子信道產(chǎn)生一種兩極分化現(xiàn)象，使得其中的一部分信道的容量會(huì)趨近于1，而另一部分的信道容量則會(huì)趨于0。通過在信道容量為1的完美信道上傳輸信息比特，便能夠有效的逼近信道容量。1.2研究背景及研究意義數(shù)字通信系統(tǒng)主要涉及的技術(shù)有信源編譯碼，加密解密，調(diào)制解調(diào)，信道編譯碼，交織與解交織等，其具體結(jié)構(gòu)如下圖1-2所示。圖1-2數(shù)字通信系統(tǒng)模型其中，本文所研究的領(lǐng)域主要集中在信道編碼[6]領(lǐng)域，信道編碼提高信息傳輸可靠性的手段之一就是增加冗余，這種方法能夠有效的提高信息的抗干擾能力信道編碼作為通信系統(tǒng)中用來進(jìn)行差錯(cuò)控制的主要手段，毫無疑問是通信領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。但是，信道編碼在增加校驗(yàn)碼或者糾錯(cuò)碼的同時(shí)，必然增大了傳輸碼字的碼長(zhǎng)，同時(shí)也會(huì)使得傳輸?shù)拇a字中，真正有效的信息碼字部分占整個(gè)傳輸碼字的比率就會(huì)變小，因此，信道編碼雖然能夠提高信息傳輸?shù)目煽啃�，但同時(shí)也會(huì)降低傳輸信息的有效性。香農(nóng)第二定理指出[7]，當(dāng)信道的信息傳輸速率不超過信道容量時(shí)，采用合適的編碼方法可以實(shí)現(xiàn)任意高的傳輸可靠性，但若信息傳輸率超過了信道容量，就無法實(shí)現(xiàn)可靠的信道傳輸。因此，如何在一個(gè)不夠可靠的信道上完成信息的可靠傳輸就成為了現(xiàn)代通信技術(shù)的研究重點(diǎn)[2]，這就引發(fā)了人們對(duì)于糾錯(cuò)編碼技術(shù)的研究，此

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4還能夠應(yīng)用在對(duì)誤碼率的要求更低的通信系統(tǒng)中。此后，研究學(xué)者們還提出了LDPC碼的很多種衍生形式包括多元LDPC碼，LDPC卷積碼等等。圖1-3給出了一種LDPC碼的校驗(yàn)矩陣和Tanner圖。圖1-3LDPC碼的校驗(yàn)矩陣和Tanner圖二十世紀(jì)九十年代初，在級(jí)聯(lián)碼和卷積碼的基礎(chǔ)上，將卷積和交織結(jié)合在一起的Turbo碼應(yīng)運(yùn)而生，與LDPC碼類似，Turbo碼在長(zhǎng)編碼領(lǐng)域展現(xiàn)了其出色的編碼性能。Turbo碼根據(jù)采用不同的編碼方式[12]作為分量碼可以分為兩種形式，常用的Turbo碼是以卷積碼作為分量碼的，還有一種稱為Turbo乘積碼的編碼方式則是以級(jí)聯(lián)碼作為分量碼。文獻(xiàn)[4]完成了對(duì)Turbo碼的性能仿真，仿真結(jié)果顯示，將碼率為0.5的Turbo碼在AWGN信道上傳輸時(shí)，它的傳輸性能和信道容量之間只差0.5dB。Turbo碼也憑借其出色的性能和較低的編解碼復(fù)雜度，而在3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的選擇中脫穎而出。在當(dāng)時(shí)，LDPC碼和Turbo碼是唯二的兩種最接近信道容量的編碼方案，但是卻始終無法被證明能夠嚴(yán)格達(dá)到信道容量。其中LDPC碼在碼長(zhǎng)無限長(zhǎng)的極限情況下，它距離達(dá)到香農(nóng)限仍然有0.0045dB的性能差距，因此，在通信性能的提升上，理論上是仍然能夠繼續(xù)尋找新的編碼方案來破除這一瓶頸的。自2008年，Arikan教授提出信道極化的概念之后[1]，緊接著又提出了極化碼這一概念，同時(shí)，極化碼也被證明能夠嚴(yán)格的達(dá)到香農(nóng)限，在當(dāng)時(shí)的信道編碼領(lǐng)域掀起了一股新的研究熱情。在2016年，因?yàn)槠洫?dú)一無二的編碼性能，極化碼在中國(guó)華為公司的提議下，成為了5G控制信道的編碼標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的分析研究中發(fā)現(xiàn)，在目前公開發(fā)表的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中，對(duì)于極化碼的研究大都基于微波和毫米波頻道，而對(duì)于激光無線光通信領(lǐng)域的極化碼研究卻很少，在這之前，空間光通信的編碼大多采用LDPC

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于FSO系統(tǒng)極化碼的改進(jìn)譯碼方案研究[J]. 張晗,涂巧玲,王為,曹陽(yáng),彭小峰,羅運(yùn)桓.  激光與紅外. 2017(12)
[2]一種適用于大氣弱湍流信道的極化糾錯(cuò)編碼調(diào)制方案[J]. 邵軍虎,柯熙政,陳強(qiáng).  電子學(xué)報(bào). 2016(08)

博士論文
[1]Polar碼譯碼算法的分析與研究[D]. 洪銀芳.西安電子科技大學(xué) 2017
[2]極化碼構(gòu)造與譯碼算法研究[D]. 吳道龍.西安電子科技大學(xué) 2016
[3]極化碼的譯碼算法研究及其應(yīng)用[D]. 張亮.浙江大學(xué) 2016

碩士論文
[1]極化碼及其在無線通信中的應(yīng)用[D]. 李一鳴.電子科技大學(xué) 2019
[2]抗弱湍信道干擾Polar碼性能分析及實(shí)現(xiàn)[D]. 姜宇馳.電子科技大學(xué) 2019
[3]湍流環(huán)境下自由光通信系統(tǒng)性能研究[D]. 張敏.中北大學(xué) 2018
[4]光通信中極化碼的應(yīng)用研究[D]. 陳玄玄.西安電子科技大學(xué) 2017
[5]極化碼的譯碼算法研究[D]. 田佳佳.電子科技大學(xué) 2016



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