[00817815]大气激光通信链路自适应关键技术研究

项目主要研究内容： 大气激光通信在信道容量和保密性等方面较其他无线通信方式具有巨大优势，然而大气信道影响会降低其链路传输可靠性，在通信系统中采用链路自适应技术可有效应对大气湍流影响。项目围绕大气激光通信中链路自适应中的联合编码调制、低密度奇偶校验码(LDPC)译码、脉冲位置调制、交织器设计和分集接收五项关键技术展开研究。 项目研究中的科学发现点(按重要程度排序)： (1)在联合编码调制的链路自适应传输技术方面：通过联合LDPC码和多脉冲位置调制(MPPM)体制，并进行参数优化，建立了适用于大气激光通信的联合编码调制系统模型，并用改进遗传算法(GA)算法搜索得到最优的比特符号映射，所建立的联合编码调制模型可在不同强度的大气湍流条件下实现可靠的自适应传输。 (2)在LDPC码译码技术研方面：针对大气激光通信中LDPC码置信传播(BP)译码算法复杂度高及置信度振荡造成译码错误等缺点，基于对数BP算法提出了一种改进的译码算法；基于最小均方误差准则(MMSE)研究了适用于短码长LDPC码的高性能译码算法；结合概率数据辅助(PDA)算法在信号检测中的良好性能，提出了一种基于反馈均值的系统迭代检测译码(IDD)算法。以上三类LDPC码译码技术研究有效提高了自适应传输链路的差错性能。 (3)在脉冲位置调制技术方面：在脉冲位置调制(PPM)方法的基础上，设计了一种新的双宽度多脉冲位置调制(DDMPPM)方案，从物理层上提高了大气激光通信链路的频带利用率，有助于实现大容量信息传输。 (4)在交织器设计方面：针对大气湍流易造成激光通信产生长突发错误的问题，研究了LDPC码结合信道交织的差错控制方案，并提出了一种基于GA的交织器搜索方案，通过该设计提高了交织器的自由距离特性，使得系统具备了应对长突发错误的能力。 (5)在空间分集接收技术差错性能分析方面：分析了等增益合并分集、最大比合并分集和选择合并分集的误码率和中断概率性能，从通信系统差错性能的角度提供了实际工程应用中空间分集技术选择的理论依据。 项目研究的科学价值： 项目围绕大气激光通信链路自适应关键技术展开研究，以上五点科学发现使得自适应通信系统具备了应对不同强度的大气湍流影响的能力，在保证系统传输可靠性方面具有重要作用。同时，项目研究在提高通信链路差错性能和传输容量方面取得了一定的理论突破，为进一步提高大气激光通信质量提供了技术储备。 同行引用及评价： 该项目研究成果在中国激光、光学学报、光子学报等刊物发表论文14篇(EI收录11篇)，并基于该项目的成果成功申请国家自然科学基金两项(基于RC-LDPC码的大气激光通信链路自适应技术研究，项目编号61571446；基于认知无线电的NC-OFDM卫星通信理论及系统模型研究，项目编号61671454)。所发表的代表性论文得到同行的密切关注，被Optoelectronics Letters、中国激光、光学学报等国内期刊多次引用(总他引39次)。