针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速度慢的问题，采用高性能FPGA板为加速设备，在OpenCL异构计算框架上实现了八维数据协调算法的并行加速运算。针对FPGA的特点，所提算法进行了如下优化：1）优化for循环表达方式，使OpenCL编译器能更好地理解设计意图，以生成有效的FPGA硬件结构，速度提高50%以上；2）内存优化，根据LDPC解码置信传播算法的特点，设计了一种哑铃式内核架构和核内、核间信息传播方式，速度提高了近1倍；3）使用聚合访问的数据读取模式减少并行工作项数量，速度提高了1倍多。仿真结果显示，在码长为2×10⁵ bit的情况下，代码优化后的协调速率为优化前的2.17倍，采用OpenCL/FPGA异构平台并行加速的协调速率是单一CPU平台的4倍以上。

为应对卫星激光通信信道的时变性、改善传输的可靠性, 提出一种基于Zig-Zag结构的原模图QC-LDPC码构造方法。该方法将原模图与Zig-Zag结构的移位系数设计方法相结合, 构造校验矩阵围长至少为8且码长码率可灵活选择的ZZ-QC-LDPC码。仿真结果表明: 该方法所构造的ZZ-QC-LDPC码在误码率为10-6时, 与同码率下基于等差数列和原模图构造的QC-LDPC码和基于最大公约数构造的QC-LDPC码以及具有大围长快速编码特性的QC-LDPC码相比, 其净编码增益分别提高了约0.2, 0.1和0.64dB, 且在较大码率范围内均具有良好的纠错性能。

现有LDPC码开集识别算法以码长及码字起点为已知条件进行识别, 这导致算法的实际应用受限, 为了克服这一缺点, 提出了一种基于最小错误判决准则的码长及码字起点识别算法。首先, 根据码长及码字起点估计值对接收序列进行截取构造码字分析矩阵;然后,对分析矩阵进行高斯列消元并获取疑似校验向量, 进一步基于最小错误判决准则筛选出LDPC码校验向量;最后,寻找在不同码长及码字起点遍历值处校验向量个数的最大值, 实现码长及码字起点的识别。仿真实验结果表明, 在误码率为10-3量级时, 针对IEEE802.16E协议下的LDPC码, 算法的识别率达到100%。

在连续变量量子密钥分发(CV-QKD)多维数据协调中,协调效率和密钥传输距离取决于低密度奇偶校验(LDPC)码的纠错性能。在本研究中构造了一种拥有重复累积(RA)码中累积结构的高码率双边类型LDPC码(TET-LDPC),这种双边类型LDPC码在多维数据协调中相比于普通LDPC码可以得到更好的协调性能。经仿真结果可知,在信噪比为1.68 dB时,本文构造的码长为2×105的TET-LDPC的协调效率仍然可以达到98.48％,并得到了17.35 kb／s的安全密钥率。

针对准循环低密度奇偶校验(LDPC)码在高信噪比区域可能存在错误平层的问题, 提出了一种基于等差数列(AP)和消除基本陷阱集(ETS)的低错误平层QC-LDPC码构造方法。该方法利用改进的ETS消除算法构造基矩阵, 以减少基本矩阵中的小基本陷阱集。然后利用特殊性质的等差数列(AP)确定循环移位系数, 扩展得到最终的校验矩阵。该构造方法的计算复杂度低且码字的码长、码率可灵活设计。并且仿真结果表明, 所构造码率为0.5的PEG-Trap set-AP(PTAP)-QC-LDPC(1200,600)码, 在误码率为10-6时, 与IEEE 802.16标准中QC-LDPC(1200,600)码、利用PEG算法与AP的PEG-AP-QC-LDPC(1200,600)码、通过控制环(CC)的CC-QC-LDPC(1200,600)码和基于等差数列的AP-QC-LDPC(1200,600)码相比较, 其净编码增益分别提升了0.08, 0.31, 0.57和0.64dB, 有效地改善了高信噪比区域的纠错性能, 且未出现明显的错误平层。

与二元LDPC(low-density parity-check，LDPC)码相比多元LDPC码具有一些优势，但它们的译码复杂度高是实现过程中的一个重大挑战。根据多元LDPC码存在的这个问题，提出了基于迭代软可靠度的比例逻辑截断机制算法，该算法仅涉及有限域加法和乘法以及整数运算，并且它可将变量节点划分为处理和非处理节点两部分，在迭代过程中只有部分变量节点参与实际的信息处理，因此具有较低的译码复杂度。通过与ISRB、IISRB及RS-IISRB算法进行仿真对比试验，所提算法具有更好的性能。由于该算法纠错性能好、复杂度较低的优点使其在无线通信与光通信等领域有更广泛的应用。

针对准循环低密度奇偶校验(QuasiCyclic LowDensity ParityCheck, QCLDPC)码存在码长码率不能灵活选择的问题, 提出了一种基于大衍数列构造多码率的原模图QCLDPC码的新颖方法, 该方法利用计算机搜索算法得到原模图基矩阵, 然后基于大衍数列的循环移位矩阵对原模图基矩阵进行循环扩展, 以此得到校验矩阵。该方法构造的校验矩阵围长至少为6, 只需要简单的移位寄存器就可以实现编码, 并且具有良好的纠错性能。仿真结果表明, 在误码率(Bit Error Rate, BER)为10-6时, 所构造的码率为0.5的PDYQCLDPC(4000,2000)码和码率为0.75的PDYQCLDPC(4000,3000)码与同码率近似码长的其他码型相比较, 其净编码增益均有一定提高。

Logistic混沌序列是一种加密序列,增强了信息序列的安全性,将LDPC信道编码方案应用于Logistic混沌序列中。首先随机产生混沌序列,用混沌序列置乱水印,然后对水印信息进行LDPC编码调制,嵌入宿主图像DCT域中,最后实现了双重加密,从而提高了信息传输过程中的抗干扰能力,降低了误码率,增加了传输系统的稳定性。

在水下光通信中, 信号在海水信道中衰减极大, 严重影响通信系统的可靠性, 因此必须采用优秀的纠错码来降低数据传输的误码率。将低密度奇偶校验码(LDPC)与脉冲位置调制(PPM)相结合, 建立水下光通信系统模型, 在原有的PPM软解调基础上进行简化, 降低计算的复杂度, 便于硬件实现。简化后的方法由于不需要知道信道的详细特征, 特别适合复杂的海水信道中软信息的提取。Matlab仿真分析比较简化前后系统的误码性能, 结果表明, 简化后的方法由于简化了软信息的提取, 尽管相对于未简化方法造成了系统编码增益的下降, 但相对于未编码情形来说仍然具有较高的编码增益; 当PPM调制阶数较低时, 简化后方法的误码性能甚至优于里德-所罗门码。总体而言, 简化软解调的方案特别适合不同应用场合下的水下光通信。

从研究APD光电检测接收机被检测光场的量子统计模型出发，构造了一种适用于强度调制/直接检测的自由空间光通信系统中LDPC译码的精确实现方法。该方法在APD接收机输出统计模型(Webb-Gaussian模型)的基础上，推导了M-PPM的LDPC译码算法中初始似然比值的精确计算方法，并给出了详细的译码过程。理论分析和仿真结果表明，与目前普遍采用的APD近似非对称Gaussian统计模型下的译码性能相比较，在相同的信道条件下，该方法可以获得大约1~2 dB的性能增益。这为进一步提高自由空间光通信系统的性能提供了一定的理论依据。