为了提高低密度奇偶校验(LDPC)码的加权比特翻转(WBF)译码算法的译码速度和性能,文章提出了一种具有多/单比特切换机制的两级WBF译码算法。译码首先在第一级解码器中进行多比特翻转译码,当发现循环翻转或最大翻转函数值小于零时,跳到第二级解码器中进行单比特翻转继续译码,从而消除多比特的循环翻转和实现多比特向单比特译码的切换。仿真结果表明,与基于幅度和的加权比特翻转(SMWBF)译码算法以及基于变量节点更新的SMWBF(VSMWBF)译码算法相比,在加性高斯白噪声信道下,文章所提算法获得了平均迭代次数和译码性能的双增益。

为了解决串行抵消(Successive Cancellation, SC)译码算法在中短码长情况下译码性能不佳的问题, 在SC译码算法的基础上增加路径列表和比特翻转方法得到一种改进的串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip, SCLF)译码算法。该算法利用比特翻转构建最不可靠的信息位集合, 称为翻转集合(Flipping Set, FS), 同时提出一种新的度量法则来缩小FS的范围、提高FS的准确率。仿真结果表明, 随着信噪比的增大, 所提出的SCLF译码算法误块率(Block Error Rate, BLER)有较大提升, 当BLER为10-3时, SCLF(码长N=256,列表大小L=8)译码算法的增益比SC(N=256)译码算法提升了0.55dB; 当BLER为10-4时, SCLF(N=256,L=8)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=8)译码算法提升了0.22dB; 当BLER为10-5时, SCLF(N=256,L=16)译码算法的增益比CA-SCL(N=256,L=16)译码算法提升了0.17dB。

极化码是世界上唯一被证明香农门限可达的编码方案。由于连续消除(SC)译码的串行特性导致时延很高，于是置信传播(BP)译码因其具有更高的吞吐量而受到了更多关注。由于BP译码性能不如SC译码，于是将比特翻转（BF）译码应用于BP中。针对当前BP BF(BPF)译码中出现的翻转集构建不准确的问题，文章提出了一种新的误码率BPF译码算法用于构建翻转集，并提出了粗翻转集和精翻转集的概念。文章通过方差能够体现数据稳定性的特点构建了粗翻转集，再通过误码率的差值大小来缩小翻转集的范围，即精翻转集。研究结果表明，文章所提算法优于目前最优的BP、增强型BPF (EBPF)和对数似然比BPF(BPF-LLR)等译码算法，同时，该算法迭代次数相比其他翻转译码算法有明显降低。

针对串行抵消列表翻转(Successive Cancellation List Flip, SCLF)译码算法存在译码性能与复杂度不能同时兼顾的问题, 提出了一种快速串行抵消列表翻转(Fast Successive Cancellation List Flip, FSCLF)译码算法。该算法通过加入四种特殊结点的识别来加快译码速率, 同时构建了临界集(Critical Set, CS), 不再依据先前译码错误而引起的错误传播, 而是通过两种特殊结点即信息比特R1结点和单奇偶校验(Single-Parity-Check, SPC)结点分别对对数似然比(Log-Likelihood Ratio, LLR)值进行计算来判决并确定翻转位置, 当奇偶校验位不满足时只需翻转与最不可靠输入LLR值相对应的信息比特, 这样减少了翻转次数, 从而降低了算法复杂度。仿真结果表明: 在误块率为10-5时, 所提出的FSCLF译码算法比原SCLF译码算法的信噪比改善了0.09dB, 为中短码长情况提供了参考算法。

针对自由空间光通信下大气湍流引起极化码译码中错误比特难以定位的问题,提出一种自由空间光通信下的LSTM-SCFlips译码方法。首先将极化码串行抵消(SC)译码的对数似然比(LLR)信息序列进行one-hot预编码处理,在不同训练步长下,分析与学习极化码对数似然比信息序列的特征,综合考虑神经预测模型的均方根误差和计算复杂度,选取合适的训练步长,在提升预测结果精确度的基础上,进一步消除预测结果过拟合的现象。通过长短时记忆(LSTM)神经网络模型定位SC译码的第一个错误位时,按错误概率大小排序,依次进行SC译码算法的单比特或多比特翻转。仿真结果表明,在不同的大气弱湍流强度下,自由空间光通信下的LSTM-SCFlips译码方法在以牺牲少量计算资源为前提的情况下能更好地识别最优翻转位,降低计算复杂度,同时获得更好的误码率性能。当误码率为10 ^-4时,LSTM-SCFlips译码方法最优翻转位的正确识别率被提高7个百分点,且产生了0.3 dB~1.2 dB的编码增益。

光学量子纠缠系统是实现量子信息处理的重要系统之一。纠缠系统与量子噪声 不可避免的耦合作用会导致量子信息处理过程的失败,因此研究量子噪声对纠缠系统的影响并得到相应的实验规律非常 重要。理论上给出了光学典型量子噪声的性质及物理算符表示,实验上采用不同的光学器件或器件组合成功模拟实现了 各种典型的光量子噪声,以量子比特翻转噪声为例研究了噪声对两比特纠缠系统的影响。结果表明对于两比特纠缠系统, 当纠缠源的纠缠度相同时,比特翻转噪声相对于相移噪声更易破坏纠缠相干性,而比特位相翻转噪声破坏纠缠特性的 能力介于前两者之间。

根据冰-水混合云中冰晶和水滴粒子的谱分布函数及消光因子, 得到冰-水混合云的冰水含量比例与量子卫星通信信道之间的衰减关系; 针对比特翻转信道和退极化信道, 分别建立冰水含量比例与信道容量、信道保真度之间的方程; 分析了冰水含量比例对信道建立速率的影响.仿真结果表明：当冰水含量比例分别为1∶2和1∶9时, 比特翻转信道、退极化信道的容量分别为0.65和0.92、0.59和0.95; 当信源字符的概率为0.9时, 比特翻转信道、退极化信道的保真度分别为0.60和0.83、0.89和0.95; 当传输距离为2 km, 纠缠粒子对保真度为0.8时, 信道建立速率分别为7.40 Hz和15.57 Hz.因此, 当量子卫星信号出现较大衰减时, 应根据冰-水混合云的冰水含量比例, 自适应调整量子卫星通信系统的各项参量, 以提高量子卫星通信的可靠性.

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。