【摘 要】
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随着通信技术的快速发展,如何提高通信技术的质量显得至关重要。在信道编码技术方面,Arikan提出的极化码是唯一可以从理论上达到香农容量极限的编码方案,并且凭借其优秀的性能已经被广泛应用到各种数字通信系统,如5G、可见光通信（Visible Light Communication,VLC）等领域。VLC作为一种在空间内以可见光为载波的通信技术,不仅可以避免电磁干扰,而且充分利用可见光频谱来替代传统的
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随着通信技术的快速发展,如何提高通信技术的质量显得至关重要。在信道编码技术方面,Arikan提出的极化码是唯一可以从理论上达到香农容量极限的编码方案,并且凭借其优秀的性能已经被广泛应用到各种数字通信系统,如5G、可见光通信（Visible Light Communication,VLC）等领域。VLC作为一种在空间内以可见光为载波的通信技术,不仅可以避免电磁干扰,而且充分利用可见光频谱来替代传统的射频通信,逐渐引起了人们的关注。本文将极化码与非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）-VLC通信系统相结合,并研究了其纠错性能和功率分配算法。全文主要内容和创新点总结如下:（1）针对VLC信道的遮挡效应以及采用串行干扰消除（Successive Interference Cancellation,SIC）译码具有误码传播等问题,从提升NOMA-VLC系统的可靠性出发,提出了一种基于极化码的NOMA-VLC系统方案。在系统的发送端将经过极化码编码后的信息序列进行NOMA混合叠加编码操作;译码端在极化码的连续抵消（Successive Cancellation,SC）译码基础上,采用了一种SIC联合SC译码的方案。仿真结果表明,当误码率（Bit Error Rate,BER）为10-4、固定功率分配因子α=1/9、码长为1024、极化码码率为0.5时,与NOMA-VLC系统相比,在基于极化码的NOMA-VLC系统中用户1（信道状态差的用户）获得4.2dB增益,用户2（信道状态好的用户）至少获得4dB增益。（2）针对基于极化码的NOMA-VLC系统下功率分配对用户的误码率、公平性和系统容量等会造成影响的问题,从用户服务质量和公平性方面考虑,提出了一种动态功率分配算法。该算法优先保证信道状态差的用户传输速度不低于最低传输速率,接着将剩余的功率分配给信道状态好的用户,从而使总速率的目标函数最大化。与固定功率分配算法（α=1/9）相比,在信噪比（Signal-to-Noise Ratio,SNR）为10dB时,基于极化码的NOMA-VLC系统采用动态功率分配算法下的总速率提升了 3 8.2%。（3）针对在多用户场景下系统容量提升的需求,在上述系统的基础上设计了一种基于极化码的协作NOMA-VLC系统。信道状态好的用户不仅作为目的节点接收LED发送的信息序列,还作为中继节点协作信道状态差的用户传输信息;并提出了一种满足协作通信的动态功率分配算法。仿真结果证明当BER为10-4、固定功率分配因子α=1/9时,相比于基于极化码的NOMA-VLC系统,使用协作系统下的用户1（信道状态差的用户）能获得0.9dB的增益;当SNR为24dB、固定功率分配因子α=1/9时,相比于基于极化码的NOMA-VLC系统,协作系统的总传输速率提高了 20.0%;当采用动态功率分配算法时,与非协作系统相比,协作系统下用户1（信道状态差的用户）的中断概率性能有所改善。
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