基于Turbo方法的乘积码脉冲位置迭代调制解调译码

脉冲位置调制（PPM）无线光通信系统易受到大气湍流影响，针对于此，将Turbo技术引入到PPM的解调和乘积码译码中。基于极大似然准则导出了PPM软检测解调方法，结合分组码的SISO译码，构建了检测解调和译码联合迭代的Turbo结构，推导了其迭代原理算法。仿真分析结果表明，误码性能可随迭代次数增加改善，其中，在大气闪烁指数0.1和误码率10-6条件下，迭代3~5次相比非迭代系统获得了0.8 dB以上的增益。     

复杂姿态下基于空时码的测控方法研究

为了提高复杂姿态条件下飞行器测控通信的可靠性,将LDPC(Low Density Parity Check,低密度奇偶校验)码和空时码级联,并采用2×1天线系统,建立了系统模型,阐述了信道参数估计方法,在此基础上提出了基于信道参数估计的空时软译码算法,使得空时译码器输出软信息给LDPC译码器,能充分利用LDPC的编码增益。仿真结果表明,不采用空时码时在π相位差附近出现很高的误码,导致通信中断;采用空时码能够保证在任何相位差的条件下保证误码率在一定的范围内,实现不间断测控。     

不含短环的（n，3，k）LDPC码的几何构造方法

提出了基于不含短环的(n,2,k)规则低密度奇偶校验(LDPC)码的一种最短环长为8的(n,3,k)规则LDPC码的几何构造方法。该方法简单直观而有效。仿真结果显示,在AWGN信道中该码具有明显优于随机构造的规则LDPC码的性能。     

无线光通信系统中极化码编译码技术

大气无线光通信系统中的湍流运动会降低系统误码性能。为此,将Polar编译码技术引入无线光通信系统中,研究了极化码编码方法及其加入循环冗余校验的列表连续消除(Cyclic Redundancy Check-Successive Cancella-tion List,CRC-SCL)译码原理,并分别在高斯和湍流信道条件下进行了误码性能的蒙特卡洛仿真。结果分析表明,Polar编码对大气湍流信道的无线光通信系统可靠性有明显改善,在误码率为10-3时,相较于未编码系统,基于CRC-SCL译码的Polar编码技术可获得约6.3 dB的编码增益。同时,码长越长,码率越低,编码系统误码性能越佳。     

航空通信系统中的LDPC编译码研究

低密度奇偶校验码(LDPC)是目前最优秀的码字之一,其接近香农传输极限的性能使其成为第五代通信系统(5G)唯一的数据信道编码。介绍了LDPC码的编译码原理和迭代译码结构,并对码长为4096,码率为1/2的LDPC码进行MATLAB仿真和FPGA工程实现。仿真结果和工程实现结果均表明:所选取的LDPC码实现简单,性能优异,对航空通信系统中信道编码的选取具有重要的指导意义。     

复杂姿态下基于空时码的测控方法

为了提高复杂姿态条件下飞行器测控通信的可靠性，将LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校验）码和空时码级联，并采用2×1天线系统，建立了系统模型，阐述了信道参数估计方法，在此基础上提出了基于信道参数估计的空时软译码算法，使得空时译码器输出软信息给LDPC译码器，能充分利用LDPC的编码增益。仿真结果表明，不采用空时码时在π相位差附近出现很高的误码，导致通信中断；采用空时码能够保证在任何相位差的条件下误码率在一定的范围内，实现不间断测控。     

基于提前停止判决的编码软信息辅助载波同步

 针对目前编码辅助载波同步算法中复杂度较高、延时大的问题,提出了引入辅助停止判决机制的编码辅助载波同步算法。在现有的编码辅助载波同步结构基础上,该算法能对环路信噪比(SNR)进行实时判定,在环路SNR满足限定条件后提前停止编码辅助载波同步迭代,而不影响译码性能。采用新的相位估计方式估计含相位噪声的载波相位,提升了该条件下的环路信噪比。仿真采用码率为1/2的低密度奇偶校验(LDPC)码作为编码方式,结果表明:在误码率为10^-5时,该算法减少了约50%的编码辅助载波同步迭代次数;在含相位噪声的信号条件下,与理想解调译码相比,性能损失不超过0.15 dB。     

航空通信系统Turbo编译码研究

Turbo编译码技术因其优越的性能在无线通信领域得到广泛地研究和应用。介绍了Turbo码的编译码原理和迭代译码结构,仿真了不同交织长度、迭代次数和接收码元的量化对Turbo译码性能的影响,并基于航空通信系统应用对特定参数的Turbo码进行工程实现。仿真结果和工程实现结果均表明:所选取的Turbo码实现简单,性能优异,对航空通信系统中Turbo码的选取具有重要的指导意义。     

一种CCSDS深空标准的LDPC码高效实现

针对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)深空通信标准LDPC(低密度奇偶校验码),为减少定点量化后的译码性能损失,提出了一种改进的译码修正算法。通过分析矩阵结构特点,并引入交错译码结构以及流水结构,设计了一种适合该标准深空通信LDPC码编译码器的高效实现结构。使用此结构,在Xilinx公司的XC5VSX95T芯片上实现了CCSDS深空通信标准的(8 192,4 096)LDPC码,在40次迭代情况下可以达到47m的吞吐率。实践表明:该设计可以灵活地移植应用于其他码率的CCSDS深空通信标准LDPC编译码器设计。     

基于有限域上乘法群与均衡不完全区组的准循环LDPC码构造

构造低编码复杂度的准循环LDPC码是其在高速数据传输系统中有效应用的关键技术之一。本文通过引入有限域上乘法群,提出了一种新的基于均衡不完全区组(BIBD)的准循环LDPC码的构造算法。算法将基于BIBD的传统构造算法中的加法群替换为乘法群,简化了相应元素位置向量的计算;同时通过校验矩阵扩展(dis-persion)构造出能够抵抗长突发删除错误的好码。仿真结果表明,本算法构造的准循环LDPC码的围长至少为6,能够采用反馈移位寄存器实现线性复杂度的编码;利用和积译码算法进行迭代译码,AWGN与BEC信道下译码性能与随机构造的LDPC码相当。     

CCSDS近地LDPC译码算法研究

针对CCSDS（空间数据系统咨询委员会）推荐的近地LDPC（低密度奇偶校验）码技术进行了研究,建立了和积译码算法、对数似然和积译码算法、最小和译码算法的数学模型,并对上述译码算法的译码复杂度和译码性能进行了仿真分析.分析结果表明,和积译码算法与对数似然和积译码算法的译码性能距离香农限1.2 dB,最小和译码算法的译码性能距离香农限1.45 dB.因此,提出基于最小和译码算法的改进算法——偏移最小和译码算法与归一化最小和译码算法,并分析了这2种译码算法的译码复杂度,同时进行了大量仿真实验.实验结果表明,当偏移因子β=0.15时,偏移最小和译码算法性能达到最优,译码性能距离香农限1.25 dB;当归一化因子α=0.741 2时,归一化译码算法的译码性能达到最优,译码性能距离香农限1.2 dB.归一化译码算法具有优异的译码性能和合理的复杂度,可以遴选作为CCSDSLDPC的译码算法用于工程实现.此外,还研究了迭代次数对译码性能的影响,结果表明,当迭代次数大于10次时,译码性能提升不再明显,故工程实现时迭代次数应设置为10次.     

Cross-layer design of LT codes and LDPC codes for satellite multimedia broadcast/multicast services

According to large coverage of satellites, there are various channel states in a satellite broadcasting network. In order to introduce an efficient rateless transmission method to satellite multimedia broadcasting/multicast services with finite-length packets, a cross-layer packet transmission method is proposed with Luby transform （LT） codes for efficiency in the network layer and low density parity check （LDPC） codes for reliability in the physical layer jointly. The codewords generated from an LT encoder are divided into finite-length packets, which are encoded by an LDPC encoder subsequently. Based on noise and fading effects of satellite channels, the LT packets received from an LDPC decoder either have no error or are marked as erased, which can be mod- eled as a binary erasure channels （BECs）. By theoretical analysis on LT parameters and LDPC parameters, the relationships between LDPC code rates in the physical layer and LT codes word lengths in the network layer are investigated. With tradeoffs between the LT codes word lengths and the LDPC code rates, optimized cross-layer solutions are achieved with a binary search algorithm. Verified by simulations, the proposed solution for cross-layer parameters design can provide the best transmission mode according to satellite states, so as to improve throughput performance for satellite multimedia transmission.     

High Hardware Utilization and Low Memory Block Requirement Decoding of QC-LDPC Codes

This paper presents a simple yet effective decoding for general quasi-cyclic low-density parity-check (QC-LDPC) codes, which not only achieves high hardware utility efficiency (HUE), but also brings about great memory block reduction without any performance degradation. The main idea is to split the check matrix into several row blocks, then to perform the improved message passing computations sequentially block by block. As the decoding algorithm improves, the sequential tie between the two-phase computations is broken, so that the two-phase computations can be overlapped which bring in high HUE. Two overlapping schemes are also presented, each of which suits a different situation. In addition, an efficient memory arrangement scheme is proposed to reduce the great memory block requirement of the LDPC decoder. As an example, for the 0.4 rate LDPC code selected from Chinese Digital TV Terrestrial Broadcasting (DTTB), our decoding saves over 80% memory blocks compared with the conventional decoding, and the decoder achieves 0.97 HUE. Finally, the 0.4 rate LDPC decoder is implemented on an FPGA device EP2S30 (speed grade -5). Using 8 row processing units, the decoder can achieve a maximum net throughput of 28.5 Mbps at 20 iterations.     

基于NIRGAM的片上网络性能仿真

采用虫孔交换和虚拟通道技术的片上网络系统(NoC)能极大地降低传输延时,防止微片拥塞,增大网络吞吐率,从体系结构上解决了总线通信技术的瓶颈。片上网络的虚拟通道由多个缓冲区组成,其数目直接影响芯片的面积,必须通过仿真得到面积和缓冲区数目的平衡。使用NIRGAM仿真器对不同缓冲区数目的 2D Mesh片上网络进行了仿真,对其源代码中几个重要参数提出了修改建议,仿真结果表明,在本文配置的通信情况下缓冲区深度为4微片时NoC系统整体性能最好。     

一种基于矩阵分裂的QC-LDPC码Log-BP译码方法

 针对高码率的准循环低密度奇偶校验码（QC-LDPC）提出了一种新的高效的log-BP部分并行译码结构,它通过矩阵分裂,将原监督矩阵分裂成多个小的矩阵,使原本的校验节点更新运算被拆分成多次处理,有效地降低了BP迭代运算的复杂度;通过组织不同小矩阵校验节点更新运算与变量节点更新运算的先后顺序,可以使不同小矩阵的校验节点更新运算与变量节点更新运算同时进行,从而提高译码器的译码速率。该方法既适用于非规则码,也适用于规则码。实验结果表明,与现有的log-BP译码方法相比,在相同的码速率下,校验节点更新单元（CNU）与变量节点更新单元（VNU）规模总量减小1/3;在相同的硬件资源下,译码速率提高1/3,另外该方法使CNU与VNU结构趋于对称,有利于设置更少的流水线级数,获得更好的时钟性能。     

FSO链路中基于平均信噪比的自适应功率传输技术

文章提出了 1种基于平均信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的自适应功率传输技术,旨在补偿大气湍流引起的闪烁效应,以提升自由空间光(Free-Space Optical,FSO)通信系统的性能。在无需大气湍流状态信息估计的情况下,根据接收信号的平均 SNR来调整发射信号的发射功率,实现基于自适应功率传输技术的大气湍流效应补偿。建立了不同湍流强度下具有不同噪声水平的信道模型,并将所提出的技术与固定阈值判决(Fixed Threshold Deci-sion,FTD)和自适应阈值判决(Adaptive Threshold Decision,ATD)技术进行了比较分析。仿真结果表明,在不同的湍流强度下,该技术的误码率(Bit Error Rate,BER)性能相较于 FTD有了显著的提高,并且接近于 ATD。因此,该技术可以有效提高 FSO链路的通信能力。     

40Gb/s系统技术解决方案探讨

40Gh／8系统的应用面临光信号的色散、衰减、交换、编码等方面技术的挑战。利用固定补偿模块或源色散补偿技术可以实现光的精确色散及补偿。赖曼式放大器对40Gh／s系统的光传输提供了有力的技术支持，利用赖曼放大器以及全光交换机或光电光交换机则可以实现光信号的有效放大和高性能交换，而带外FEC技术和相应的编码技术可以进一步提高系统的容错能力及传输速率。     

基于变分法的冷却结构优化设计与分析方法

为了改善冷却结构的综合换热性能,需要对冷却结构的优化设计进行研究。以冷却结构的平均温度、温度不均匀度和冷却剂流动压力损失为目标函数,基于变分法生成优化分布的冷却通道,该通道可以根据当地的边界条件而自适应地调整。随后对冷却结构进行流固耦合传热的数值计算,得到冷却结构的温度分布、冷却剂的压力损失、冷却剂出口温度等参数,多次迭代进而得到满足目标要求的冷却结构优化设计。计算结果表明,基于变分法的冷却结构优化设计方法可以根据当地边界条件生成优化的冷却通道;对于不同的优化方案,存在各自对应的最佳通道个数和冷却通道分布使目标函数最优;对于优化方案三,优化设计的冷却通道和常规设计的冷却通道相比:冷却结构平均温度从816K下降到807K,温度不均匀度从211K降低到172K,代价是压力损失从8kPa上升到17kPa。