针对准循环低密度奇偶校验(Quasi-Cyclic Low-Density Parity Check, QC-LDPC)码中存在编码复杂度高且码率码长选择不灵活等问题, 基于完备循环差集(Perfect Cyclic Difference Sets, PCDS)提出了一种确定性的构造方法。基矩阵(Base Matrix, BM)中的移位次数可由完备循环差集经过简单的加减运算获得, 特殊结构的基矩阵和完备循环差集结合, 节省了存储空间, 降低了硬件实现的复杂度, 其围长至少为6, 且码长码率可灵活选择。仿真结果表明: 在加性高斯白噪声(Additive White Gauss Noise, AWGN)信道下采用和积算法(Sum-Product Algorithm, SPA)迭代译码, 码率为0.5、误码率为10-6时, 构造的基于完备循环差集的非规则PCDS-QC-LDPC(2680,1340)码比基于PEG-QC-LDPC(2680,1340)码和掩模的离散数组AD-MASK-QC-LDPC(2680,1340)码的净编码增益(Net Coding Gain, NCG)分别提高了0.13和0.32 dB。

基于修饰技术提出了一种改进的准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该方法构造的QC-LDPC码具有较低的编码复杂度，其校验矩阵围长至少为6，避免了四环的出现，具有良好的围长特性。仿真分析表明： 通过该构造方法构造的码率为93.7%的QC-LDPC(3969,3717)码在降低其编码复杂度的情况下，拥有与其对应的未应用修饰技术的QC-LDPC（3969,3719）码相媲美的纠错性能；并且在相同条件下，QC-LDPC(3969,3717)码的纠错性能要好于利用随机构造方法构造的PEG-LDPC(3969,3720)码，以及ITU-T G.975中已广泛用于光通信系统中的RS(255,239)码和LDPC(32640,30592)码，更适合于光通信系统。

基于遗传算法与Chase译码算法的各自优势,提出了一种降低运算复杂度并加快译码速度的新颖分组Turbo码(BTC)译码算法。与传统的Chase译码算法相比,该译码算法降低了译码复杂度且加快了译码速度。仿真分析表明,该算法较传统的Chase译码算法在误码率为10-6时提高了约1.15dB的净编码增益(NCG),具有良好的纠错性能。因而它是一种适用于光传输系统且实用性较强的新颖BTC译码算法。

针对光通信系统日益发展的需要, 提出了一种的基于有限域准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)码的构造方法。该构造方法简单易行, 可以有效避免四环的出现, 具有良好的围长特性, 同时能够自由地选择码长码率。仿真分析表明: 通过该构造方法所构造的码率为93.7%的QC-LDPC(3780,3540)码的纠错性能优于利用随机构造方法所构造的SCG-LDPC(3969,3720)码和已广泛用于ITU-T G.975中的RS(255,239)码和ITU-T G.975.1 中的LDPC(32640,30592)码, 因而其更适合于光通信系统。

针对基本遗传算法中的早熟问题和因种内竞争而带来的“封闭竞争”问题, 提出了一种改进的遗传算法。该算法增加了群体多样性, 引入了相似度概念, 并应用于种间竞争。其收敛性分析表明: 与基本遗传算法相比, 该算法收敛于全局最优解的概率为1, 具有更好的收敛性。并且仿真分析表明: 该改进遗传算法与基本遗传算法相比, 在BTC译码上改善了约0.4dB的净编码增益。因而所提出的改进遗传算法在译码性能上具有更好的优越性, 更适用于FEC译码技术。

分析光传输系统的传输特性与规则LDPC码的随机构造方法之后, 提出LDPC码的一种新颖随机构造方法。基于该构造方法构造了一种新颖的码率为93.7%、冗余度为6.69%的规则SCG-LDPC(3969,3720)码, 该规则LDPC码在将来的硬件实现中可相对地节省硬件存储空间和减少计算量。仿真分析表明: 该新颖的SCG-LDPC(3969,3720)码在BER为10-8时, 与同码率同冗余度的ITU-T G.975建议中RS(255,239)码和ITU-T G.975.1建议中LDPC(32640,30592)码相比, 其净编码增益(NCG)和距离Shannon限都分别改善了约1.92dB和0.97dB。因而该规则LDPC码的纠错性能更为优越, 更适用于光传输系统。

为了满足光通信系统对纠错码高码率、低误码率的要求, 基于伽罗华域中域的特征提出了一种结构简单、易于编码并且可以有效避免四环的QC-LDPC(准循环低密度奇偶校验)码的新构造方法。并运用该方法构造了适用于光通信系统的FC-QC-LDPC(基于域特征的QC-LDPC)(3969,3729)码。仿真结果表明, 在误码率=10-7时, 所构造的码率为0.937的FC-QC-LDPC(3969,3729)码的NCG (净编码增益)比QC-LDPC(4288,4020)码提高了约0.15 dB, 比Linshu-QC-LDPC(3780,3542)码和经典的RS(255,239)码的NCG分别提高了约0.35和2.1 dB。此外, 所构造的码的性能与Mackay码的性能相当。因而其纠错性能更强, 更适用于高速长距离光通信系统。

为了适应光通信发展的要求, 依据分组Turbo码(BTC)传统Chase译码算法的分析, 提出了一种基于不对等可靠位数的改进新译码算法。使用该算法在每次迭代时将产生一个可靠度参数对外部信息进行修正, 从而提高BTC的译码性能。仿真结果表明: 在误码率(BER)为10-5且迭代4次的情况下, 新BTC译码算法与传统Chase译码算法相比, 其净编码增益(NCG)提高了0.9dB, 并且在最差情况下给系统增加的译码复杂度都不大。

基于SCG(4,k)码的构造方法对SCG-LDPC码进行优化改进, 构造一种适用于光通信系统的新颖LDPC(3969,3720)码, 通过增大其码长, 构造码率为95.1%的新颖SCG-LDPC(6561,6240)码, 使其码率更符合光通信系统的高码率要求。并用SCG-LDPC(6561,6240)码与码率为94.5%的BCH(127,120)码进行级联, 构造出一种新颖的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码。仿真分析表明: 在误码率为10-7时, 新构造的BCH(127,120)+LDPC(6561,6240)级联码的净编码增益比已广泛应用于光通信系统的经典RS(255,239)码和SCG-LDPC(6561,6240)码分别提高了2.27dB和0.49dB。因而该级联码更适合于光通信系统。

在高斯白噪声(AWGN)信道情况下, 针对LDPC码的译码算法进行深入分析后, 对适用于低密度奇偶校验(LDPC)码的硬判决译码算法与软判决译码算法进行了仿真与对比分析, 并通过引入乘性校正因子以降低软判决算法中对数域置信传播(LLR-BP)算法的变量消息相关性。仿真分析表明改进后的LLR-BP算法与原算法相比, 在几乎不增加计算复杂度的情况下, 其译码纠错性能得到了明显的改善。因而改进后的LLR-BP算法具有明显的优越性。