低密度奇偶校验码属于一种线性的分组码，近年来得到了很大的关注。目前被广泛应用的最小和（MS）算法译码损失较多，而且该算法属于洪泛调度，译码收敛速度较慢。为此提出了引入混洗策略和改进变量节点更新的MS（shuffled-VNU-MS）译码算法，该改进算法在本次迭代中更新某列校验节点信息时，可以利用到前序列最新的变量节点信息，且变量节点信息是通过加权因子平均后的信息。仿真结果表明：当码长为256，码率为0.5，误码率为10-5时，本文改进的译码算法shuffled-VNU-MS相比MS算法，编码增益提高了约0.92 dB。当信噪比为0时，本文改进算法译码收敛速度相比MS算法提高了约52%。

针对垂直链路下空间脉冲位置调制(SPPM)误码性能较差的问题，采用级联信道编码改善系统误码性能，对比分析了低密度奇偶校验(LDPC)码和极化(Polar)码在不同码长、不同码率下的误码性能。仿真结果表明：在码率为0.5、误比特率为10-4时，Polar码具有优于LDPC码2 dB左右的性能；在码率为0.8时，二者的误码性能几乎相同，且在码率增大时，性能差距逐渐缩小；在SPPM系统中级联信道编码能够有效改善系统误码性能。

为了改善可见光通信(VLC)系统的性能, 针对准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码码字间最小距离不够大而导致纠错性能下降的问题, 提出一种新颖的QC-LDPC码构造方法。该方法将最大公约数(GCD)算法和Lucas序列相结合构造QC-LDPC码的信息位; 同时, 为了降低编码复杂度, 校验位采用了准双对角线的形式, 在保证大围长的同时实现QC-LDPC码的快速编码。然后用所提出的构造方法构造了码率为0.5的GL-QC-LDPC(2650,1325)码, 并运用所搭建的VLC系统仿真模型进行了仿真性能分析。仿真结果表明, 在误码率为10-6时, 该GL-QC-LDPC(2650,1325)码与基于阵列码(AC)构造的AC-QC-LDPC(2652,1326)码、直接使用GCD算法与修饰技术构造的GM-QC-LDPC(2650,1325)码, 以及基于群可分设计(GDD)的GDD-QC-LDPC(2652,1326)码相比, 其净编码增益(NCG)分别提高了0.10, 0.14和0.25dB。

针对连续变量量子密钥分发系统数据协调过程中效率偏低而造成的密钥量不易提取的问题,本文引入PEG(Progressive-edge-growth)算法构造合适度分布的LDPC校验矩阵,译码时采用LLR-BP译码算法。仿真结果表明,相同度分布下PEG方法构造出的校验矩阵比传统Mackay方法构造出的校验矩阵在译码时,能够更快达到收敛,并且在码率为05,码长为105时,PEG协调方案协调效率达到934％,提取到的安全密钥量为541 kb／s,信息传输距离为445 km。

为了提高可见光通信(Visible Light Communication, VLC)系统的性能, 基于Hoey序列提出了一种围长为8的准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity-Check, QC-LDPC)码的新颖构造方法。用该方法构造的QC-LDPC码不含4、6环, 且可灵活选择不同码率。然后用所提出的构造方法构造了码率为0.5的Hoey-QC-LDPC(1536,768)码, 并运用所搭建的VLC系统仿真模型对其进行了仿真性能分析。仿真结果表明, 在误码率(Bit Error Rate, BER)为10-6时, 该Hoey-QC-LDPC(1536,768)码与同码率的基于最大公约数(Greatest Common Divisor, GCD)算法构造的GCD-QC-LDPC(1540,770)码、采用滑动矩形窗口(Slide Rectangular Window, SRW)构造的SRW-QC-LDPC(1540,770)码以及基于卢卡斯数列(Lucas Sequences, LS)构造的LS-QC-LDPC(1536,768)码相比, 其净编码增益(Net Coding Gain, NCG)分别提高了0.50、0.56与1.09dB。

针对当前连续变量量子密钥分发系统数据协调运算速率低的问题,采用中央处理器/图形处理器(CPU/GPU)异构平台实现了多维数据协调算法的并行加速运算,提出了对于异构计算要求的大规模校验矩阵静态双向十字链表及多维并行协调算法。在该平台上对码长为2.048×10 ⁵的情况进行了仿真计算。通过仿真可获取收敛信噪比和协调计算时间,并计算得出协调速率、密钥传输距离和协调效率。结果表明:当码长为2.048×10 ⁵时,在保证协调效率的前提下,采用CPU/GPU异构平台并行加速的协调速率为CPU平台的5倍。

在连续变量量子密钥分发(CVQKD)多维数据协调过程中,低密度奇偶校验码(LDPC)的纠错性能直接影响协调效率和传输距离。构造了一种双边类型的低密度奇偶校验码(TET-LDPC),引入了类似于重复累积码中的累积结构以提高其纠错性能,在多维数据协调算法中得到了更小的收敛信噪比、更高的协调效率以及更远的传输距离。仿真结果表明:当TET-LDPC的码率为0.5,分组码长为2×10 ⁵时,收敛信噪比降至1.02 dB,协调效率达到了98.58%,安全密钥率达到17.61 kb/s, CVQKD系统的传输距离提高为44.9 km。

在紫外光散射通信系统中,脉冲展宽和噪声会对信号产生严重影响。为降低系统误码率、提高通信距离,加入了低密度奇偶校验码(LDPC)进行码元纠错。对比了开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)副载波强度调制的性能,仿真分析了BPSK副载波强度调制下不同编码效率、不同译码方式的LDPC码对非直视(NLOS)紫外光通信系统误码率的影响。结果表明:BPSK副载波强度调制的性能优于OOK调制,编码效率越小的LDPC码的纠错能力越强,置信传播算法和对数似然比置信传播算法译码性能几乎一致,均优于最小和算法。在小角度、短距离时,非直视紫外光通信系统误码率更小,当误码率为6.5×10 ^-6时,LDPC(672,168)码与未编码序列相比,通信距离提高约一倍。

基于蒙特卡罗方法对水下激光脉冲长距离传输进行了模拟仿真。根据激光脉冲在水下的展宽情况及脉冲能量的变化规律, 系统采用波长为532 nm、单脉冲能量为1 mJ的全固态脉冲激光器作为发射光源, 采用口径为100 mm、接收视场角为15°的望远镜作为接收机。采用现场可编程门阵列(FPGA)进行低密度奇偶校验码(LDPC)编码和脉冲位置调制(PPM), 经光电转换及采样后的接收端信号被发送到上位机进行后处理。最后, 基于研制的实验系统开展了水池实验, 以验证系统性能。理论与实验结果表明, 在Jerlov Ⅱ类水质条件下, 误码率情况相同时LDPC编码与PPM相结合的通信系统可获得2.34 dB的编码增益。实验证明该系统可以实现水下130 m处误码率低于10-5的可靠通信。

随着遥感技术的飞速发展, 遥感数据的传输速率和编码性能要求越来越高。在高码速率、复杂编码的条件下, 设计符合国际空间数据系统咨询委员会 (CCSDS)标准的高码速率解调器成为解决遥感卫星数据解调的关键。在软件无线电平台的解调器结构下, 分析低密度奇偶校验码 (LDPC)译码特点, 完成译码模块结构、解调速率、存储规则的设计。设计结果满足高码速率遥感卫星解调器要求, 提高了数据的下传效率和空间资源的利用效率。