極化碼自從被證明有著可以嚴(yán)格達到信道容量的性質(zhì)之后,國內(nèi)外學(xué)者對于極化碼的研究熱度就一直非常高。隨著國際移動通信化組織（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,極化碼得到了進一步的應(yīng)用。但是,從目前國內(nèi)外公開的文獻來看,對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)制性能的分析和實驗具有一定的研究意義。首先對信息論的部分基礎(chǔ)知識包括通信系統(tǒng)模型、常用信道進行了簡單的闡述。然后對極化碼的生成原理進行了分析與研究,對形成極化信道的三個部分:信道合成、信道分裂以及最終的信道極化進行了詳細的分析。之后論文對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)進行了介紹,同時針對本文研究所需要使用的極化碼傳輸信道——近地弱湍流信道進行了詳細的闡述,并且完成了近地弱湍流信道的gamma-gamma模型的建立。隨后,論文對于極化碼的幾種構(gòu)造方法:巴氏參數(shù)估計法、密度進化法、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

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：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，采用的是一個離散二進制無記憶信道，將它進行多次復(fù)用以及合并分離，從而使原本互相獨立的各個信道轉(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趨近于1，而另一部分的信道容量則會趨于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)中用來進行差錯控制的主要手段，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碼或者糾錯碼的同時，必然增大了傳輸碼字的碼長，同時也會使得傳輸?shù)拇a字中，真正有效的信息碼字部分占整個傳輸碼字的比率就會變小，因此，信道編碼雖然能夠提高信息傳輸?shù)目煽啃�，但同時也會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，采用合適的編碼方法可以實現(xiàn)任意高的傳輸可靠性，但若信息傳輸率超過了信道容量，就無法實現(xiàn)可靠的信道傳輸。因此，如何在一個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[2]，這就引發(fā)了人們對于糾錯編碼技術(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碼的校驗矩陣和Tanner圖。圖1-3LDPC碼的校驗矩陣和Tanner圖二十世紀(jì)九十年代初，在級聯(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)運而生，與LDPC碼類似，Turbo碼在長編碼領(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聯(lián)碼作為分量碼。文獻[4]完成了對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，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移動通信標(biāo)準(zhǔn)的選擇中脫穎而出。在當(dāng)時，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)格達到信道容量。其中LDPC碼在碼長無限長的極限情況下，它距離達到香農(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，極化碼也被證明能夠嚴(yán)格的達到香農(nóng)限，在當(dāng)時的信道編碼領(lǐng)域掀起了一股新的研究熱情。在2016年，因為其獨一無二的編碼性能，極化碼在中國華為公司的提議下，成為了5G控制信道的編碼標(biāo)準(zhǔn)。在對國內(nèi)外文獻的分析研究中發(fā)現(xiàn)，在目前公開發(fā)表的國內(nèi)外文獻中，對于極化碼的研究大都基于微波和毫米波頻道，而對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】：
期刊論文
[1]基于FSO系統(tǒng)極化碼的改進譯碼方案研究[J]. 張晗,涂巧玲,王為,曹陽,彭小峰,羅運桓.  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編碼調(diào)制方案[J]. 邵軍虎,柯熙政,陳強.  電子學(xué)報. 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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