本發(fā)明涉及一種自由空間光通信方法及通信系統(tǒng)，屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自由空間光通信(Free-Space-Optical communication，簡稱FSO)又稱無線光通信(Wireless-Optical-communication，簡稱WOC)，是以激光作為信息的傳輸載體，大氣作為傳輸媒介，對(duì)數(shù)據(jù)、圖像、語音等信息進(jìn)行雙向傳送的一種通信技術(shù)。一方面，F(xiàn)SO系統(tǒng)采用了光纖通信過程中光的高傳輸速率的特點(diǎn)和光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有高帶寬、高調(diào)制速率且頻譜資源占用量少的特點(diǎn)；另一方面，F(xiàn)SO系統(tǒng)結(jié)合了無線電波通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，大大降低了通信的成本、線路建設(shè)周期短、系統(tǒng)架設(shè)也更為方便快捷。

而在近地激光通信系統(tǒng)信號(hào)傳輸中，對(duì)于大氣對(duì)激光通信信號(hào)干擾的分析，研究主要集中在大氣的吸收和散射，直到近年來才開始對(duì)大氣湍流引起的閃爍、光束漂移、擴(kuò)展以及大氣色散等問題進(jìn)行研究，而這些因素都會(huì)影響接收端信號(hào)的信噪比，從而影響系統(tǒng)的誤碼率和通信距離、通信帶寬。因此，選擇何種信道模型，采用何種差錯(cuò)控制編碼將會(huì)直接影響到光通信系統(tǒng)的性能。

LDPC碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣H(Parity-Check Matrix H)或二分圖(Bipartite Graph)來描述的線性分組糾錯(cuò)碼，LDPC碼的最小漢明距離會(huì)隨著碼長的增加而線性增加，進(jìn)行后驗(yàn)概率迭代譯碼時(shí)具有隨碼字長度增加而比特誤碼率降低的特征；并且，進(jìn)行迭代譯碼算法的LDPC碼具有逼近香農(nóng)限的性能。而現(xiàn)今的LDPC編碼技術(shù)主要集中在高斯信道和瑞利信道上，這兩種信道下具有更低的誤碼率；但AWGN信道和瑞利信道屬于小尺度的衰落效應(yīng)，滿足不了強(qiáng)湍流效應(yīng)下的系統(tǒng)通信性能需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，并提出一種基于LDPC碼的自由空間光通信方法及通信系統(tǒng)，針對(duì)大氣湍流影響下的干擾誤差，選擇合適的信道模型并應(yīng)用更優(yōu)化的信道編碼從而降低接收信號(hào)的誤碼率。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種基于LDPC碼的自由空間光通信方法，包括如下步驟：

(1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型，提出針對(duì)不同大氣湍流強(qiáng)度的信道模型：

(1-1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型r(t)，

r(t)＝y(tǒng)(t)·n₁(t)+n₀(t)

其中t為時(shí)間，y(t)為發(fā)射信號(hào)，n₁(t)是大氣湍流引起的乘性噪聲，n₀(t)是包括熱噪聲、放大噪聲在內(nèi)的加性高斯噪聲，n₀(t)均值為0、方差為σ²；

(1-2)將大氣信道分為強(qiáng)湍流信道和弱湍流信道，提出針對(duì)不同大氣湍流強(qiáng)度的信道模型；

a)弱湍流信道下采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行模型仿真，光強(qiáng)V在弱湍流條件下的概率密度為其中，σ_x²為對(duì)數(shù)振幅方差，V₀為平均光強(qiáng)；

b)強(qiáng)湍流信道下采用K分布進(jìn)行模型仿真，光強(qiáng)V在強(qiáng)湍流效應(yīng)下的分布函數(shù)為其中V為光強(qiáng)，Γ(α)為Gamma函數(shù)，α為k分布階數(shù)，K_p(x)為修正的第二類貝塞爾函數(shù)；

(1-3)針對(duì)步驟(1-2)中得到的信道模型，在強(qiáng)弱湍流條件下得到不同的對(duì)數(shù)似然比；

c)在弱湍流條件下，設(shè)發(fā)送信號(hào)y＝0時(shí)為狀態(tài)D₀，發(fā)送信號(hào)y＝1時(shí)為狀態(tài)D₁；

c-a)處于狀態(tài)D₀時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

c-b)處于狀態(tài)D₁時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

d)在強(qiáng)湍流條件下，設(shè)發(fā)送信號(hào)y＝0時(shí)為狀態(tài)D₀，發(fā)送信號(hào)y＝1時(shí)為狀態(tài)D₁；

d-a)處于狀態(tài)D₀時(shí)，r(t)＝n(t)，湍流以外的加性高斯噪聲為0，其接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

d-b)處于狀態(tài)D₁時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

(1-4)根據(jù)步驟(1-3)中得到的不同信道下的條件概率密度函數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y，計(jì)算公式為：

(2)編碼，采用不規(guī)則的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼構(gòu)造方法，具體內(nèi)容如下；

(2-1)N、M和q初始化：設(shè)定碼長為N，信息位為M，碼率R＝(N-M)/N，單位矩陣維數(shù)為q＝N/6；

(2-2)構(gòu)建校驗(yàn)矩陣H，校驗(yàn)矩陣H由子矩陣A和子矩陣B構(gòu)成，H＝[A B]，子矩陣B由次級(jí)子矩陣B₁和次級(jí)子矩陣B₂構(gòu)成，B＝[B₁B₂]，

其中，子矩陣A的元素為單位循環(huán)子矩陣I_x，定義I_x由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)x位得到，a^k-1b^k-1≥x≥1，a和b均為小于q的素?cái)?shù)，k≥2；次級(jí)子矩陣B₁的元素P中有且僅有3個(gè)非零元素且P_k-1為其中一個(gè)非零元素，其余元素均為零，定義非零元素為單位循環(huán)子矩陣I_d，單位循環(huán)子矩陣I_d由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)d位得到，d為隨機(jī)自然數(shù)；

(2-3)檢驗(yàn)子矩陣A，若子矩陣A為奇異矩陣，則返回步驟(3-1)重新設(shè)定N；若A為非奇異矩陣，則生成矩陣G以及長度為N的碼c_n，

G＝[B^-1·A I_N-M]；c_n＝u_n·G

式中，u_n＝[u_n，0 u_n，1 … u_n，M-1]，u_n是一個(gè)隨機(jī)選取的信息比特向量；

(3)譯碼，具體步驟如下：

(3-1)初始化：根據(jù)轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y設(shè)定信道傳遞給變量節(jié)點(diǎn)的初始概率Ln，以及對(duì)應(yīng)的似然比消息數(shù)據(jù)λ(L_n)，然后設(shè)定每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)n傳向與其相鄰的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m，得到的變量節(jié)點(diǎn)傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的初始信息為：

λ⁽⁰⁾(q_n,m)＝λ(L_n)；

(3-2)橫向處理，又稱校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中變量節(jié)點(diǎn)傳遞到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-3)縱向處理，又稱變量節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)傳遞到變量節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-4)比特判決：

(3-4-1)計(jì)算偽后驗(yàn)概率，計(jì)算公式如下：

設(shè)變量當(dāng)λ^(l)(q_n)＞0時(shí)，則否則，

(3-4-2)譯碼輸出條件判決，若或迭代次數(shù)超過規(guī)定的最大迭代次數(shù)，則結(jié)束，作為譯碼的有效輸出值；否則回到步驟(3-1)繼續(xù)迭代。

本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提供的用于上述方法的通信系統(tǒng)，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括電性連接的信源存儲(chǔ)單元、LDPC編碼單元、調(diào)制器和激光器，所述接收端包括電性連接的光電探測器、解調(diào)器、BP譯碼器和信宿存儲(chǔ)單元。

所述激光器與光電探測器通過光學(xué)發(fā)射天線和光學(xué)接收天線實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的傳輸。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的基于LDPC碼的自由空間光通信方法，包括三個(gè)步驟：步驟一，建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型，提出針對(duì)不同大氣湍流強(qiáng)度的信道模型；步驟二，編碼，采用不規(guī)則的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼構(gòu)造方法；步驟三，譯碼，根據(jù)步驟一中提供的信道模型，推導(dǎo)出LLR概率密度函數(shù)，運(yùn)用LLR-BP算法譯碼。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下益處：

1、本發(fā)明根據(jù)大氣湍流信道的特點(diǎn)，提出弱湍流下的對(duì)數(shù)正態(tài)分布信道模型和強(qiáng)湍流下的K分布信道模型，根據(jù)大氣湍流強(qiáng)度大小，在強(qiáng)、弱湍流下建立對(duì)應(yīng)信道模型，弱湍流下的小尺度衰落效應(yīng)選擇對(duì)數(shù)正態(tài)分布，而強(qiáng)湍流下多重散射效應(yīng)更嚴(yán)重，與同概率分布模型相比，K分布能夠更好地符合多重散射機(jī)制的要求，在此信道模型基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種基于K分布的LDPC編碼，現(xiàn)有技術(shù)中的LDPC編碼都是在高斯信道的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，本發(fā)明中基于K分布進(jìn)行的LDPC編碼設(shè)計(jì)更加貼近大氣湍流的實(shí)際情況，所設(shè)計(jì)的碼型具有更優(yōu)越的性能；

2、由于四環(huán)的存在會(huì)降低編碼的性能，增大誤碼率，本發(fā)明在編碼方法中獲得準(zhǔn)循環(huán)矩陣B的步驟中，引入由3個(gè)單位循環(huán)子矩陣I_x和0元素構(gòu)成的數(shù)列，單位循環(huán)子矩陣I_x在準(zhǔn)循環(huán)矩陣B的第一列中的位置不固定、可上下移動(dòng)，此設(shè)計(jì)可增大檢驗(yàn)矩陣H圍長，避免校驗(yàn)矩陣H中會(huì)存在四環(huán)，使得LDPC碼的Tanner圖的圍長大于4，即避免存在四環(huán)；

3、本發(fā)明采用碼速可變的快速編碼的不規(guī)則QC-LDPC編碼可以更好的發(fā)揮LDPC編碼的優(yōu)越性能，在確保矩陣行的滿秩性并避免四環(huán)的前提下，可以獲得低速率高效和高速率穩(wěn)定的特點(diǎn)，減少算法的迭代次數(shù)，同時(shí)譯碼后的誤碼率可以隨信噪比的增加任意減少，沒有誤碼率下降減速的差錯(cuò)平臺(tái)現(xiàn)象；

4、本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)以小功率的紅外激光束為載體，可將收發(fā)器裝設(shè)在樓頂或窗外傳輸數(shù)據(jù)，F(xiàn)SO的靈活性使它可以應(yīng)用于許多企業(yè)和學(xué)校，例如企業(yè)LAN到LAN的連接及校園網(wǎng)的連接，以FSO來代替光纖接取各局端，不但能降低成本，而且具有更高的傳輸速度，該通信系統(tǒng)建設(shè)時(shí)成本低、操作簡單，因此可以用在其它高速連接的終端應(yīng)用，如樓與樓之間、橫跨諸如公路與河流之類復(fù)雜地形、災(zāi)難恢復(fù)及臨時(shí)解決方案的網(wǎng)絡(luò)快速部署方案，并且可完美解決通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的“最后一公里”問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2為不規(guī)則的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的編碼流程圖。

圖3為BP譯碼流程圖。

圖4為弱湍流條件下QC-LDPC編碼對(duì)誤碼性能的仿真實(shí)例效果圖一。

圖5為弱湍流條件下QC-LDPC編碼對(duì)誤碼性能的仿真實(shí)例效果圖二。

圖6為強(qiáng)湍流條件下QC-LDPC編碼對(duì)誤碼性能的仿真實(shí)例效果圖一。

圖7為強(qiáng)湍流條件下QC-LDPC編碼對(duì)誤碼性能的仿真實(shí)例效果圖二。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)具體說明，本發(fā)明的內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1：在弱湍流情況下，分別設(shè)置湍流系數(shù)為0.2、0.4，構(gòu)造碼率為0.5、0.67和0.75的QC-LDPC編碼，然后進(jìn)行LLR-BP譯碼；具體方法如下：

(1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型，提出針對(duì)不同大氣湍流強(qiáng)度的信道模型：

(1-1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型r(t)，

r(t)＝y(tǒng)(t)·n₁(t)+n₀(t)

其中t為時(shí)間，y(t)為發(fā)射信號(hào)，n₁(t)是大氣湍流引起的乘性噪聲，n₀(t)是包括熱噪聲、放大噪聲在內(nèi)的加性高斯噪聲，n₀(t)均值為0、方差為σ²；

(1-2)構(gòu)建針對(duì)弱湍流強(qiáng)度的信道模型，采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行模型仿真，光強(qiáng)V在弱湍流條件下的概率密度為其中，σ_x²為對(duì)數(shù)振幅方差，V₀為平均光強(qiáng)；

(1-3)針對(duì)步驟(1-2)中得到的信道模型，在弱湍流條件下得到對(duì)數(shù)似然比；

c)在弱湍流條件下，設(shè)發(fā)送信號(hào)y＝0時(shí)為狀態(tài)D₀，發(fā)送信號(hào)y＝1時(shí)為狀態(tài)D₁；

c-a)處于狀態(tài)D₀時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

c-b)處于狀態(tài)D₁時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

(1-4)根據(jù)步驟(1-3)中得到的不同信道下的條件概率密度函數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y，計(jì)算公式為：

(2)編碼，采用不規(guī)則的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼構(gòu)造方法，參見圖2，具體步驟如下；

(2-1)N、M和q初始化：設(shè)定碼長為N＝762，碼率R＝(N-M)/N，單位矩陣維數(shù)為q＝N/6，q＝127，轉(zhuǎn)移素?cái)?shù)a＝2,b＝3，根據(jù)設(shè)定的碼率R和公式R＝(N-M)/N推導(dǎo)信息位M；

(2-2)構(gòu)建校驗(yàn)矩陣H，校驗(yàn)矩陣H由子矩陣A和子矩陣B構(gòu)成，H＝[A B]，子矩陣B由次級(jí)子矩陣B₁和次級(jí)子矩陣B₂構(gòu)成，B＝[B₁B₂]，

其中，子矩陣A的元素為單位循環(huán)子矩陣I_x，定義I_x由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)x位得到，a^k-1b^k-1≥x≥1，a和b均為小于q的素?cái)?shù)，k≥2；次級(jí)子矩陣B₁的元素P中有且僅有3個(gè)非零元素且P_k-1為其中一個(gè)非零元素，其余元素均為零，定義非零元素為單位循環(huán)子矩陣I_d，單位循環(huán)子矩陣I_d由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)d位得到，d為隨機(jī)自然數(shù)；

(2-3)檢驗(yàn)子矩陣A，若子矩陣A為奇異矩陣，則返回步驟(3-1)重新設(shè)定N；若A為非奇異矩陣，則生成矩陣G以及長度為N的碼c_n，

G＝[B^-1·A I_N-M]；c_n＝u_n·G

式中，u_n＝[u_n，0 u_n，1…u_n，M-1]，u_n是一個(gè)隨機(jī)選取的信息比特向量；

(3)譯碼，參見圖3，具體步驟如下：

(3-1)初始化：根據(jù)轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y設(shè)定信道傳遞給變量節(jié)點(diǎn)的初始概率Ln，以及對(duì)應(yīng)的似然比消息數(shù)據(jù)λ(L_n)，然后設(shè)定每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)n傳向與其相鄰的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m，得到的變量節(jié)點(diǎn)傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的初始信息為：

λ⁽⁰⁾(q_n,m)＝λ(L_n)；

(3-2)橫向處理，又稱校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中變量節(jié)點(diǎn)傳遞到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-3)縱向處理，又稱變量節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)傳遞到變量節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-4)比特判決：

(3-4-1)計(jì)算偽后驗(yàn)概率，計(jì)算公式如下：

設(shè)變量當(dāng)λ^(l)(q_n)＞0時(shí)，則否則，

(3-4-2)譯碼輸出條件判決，若或迭代次數(shù)超過規(guī)定的最大迭代次數(shù)，則結(jié)束，作為譯碼的有效輸出值；否則回到步驟(3-1)繼續(xù)迭代。

結(jié)果顯示，經(jīng)過LDPC編碼的信號(hào)誤碼率明顯降低，F(xiàn)SO的性能明顯改善；另外，對(duì)于不同碼率的LDPC編碼，當(dāng)誤碼率為10^-6，湍流系數(shù)為0.2時(shí)，碼率R＝0.5的性能比0.67和0.75下提高了5～7dB；湍流系數(shù)為0.4時(shí)，碼率R＝0.5的性能比在0.67和0.75下提高了7～10dB；仿真結(jié)果如圖4和圖5所示。

本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提供的用于上述方法的通信系統(tǒng)，參見圖1，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括電性連接的信源存儲(chǔ)單元、LDPC編碼單元、調(diào)制器和激光器，所述接收端包括電性連接的光電探測器、解調(diào)器、BP譯碼器和信宿存儲(chǔ)單元，激光器與光電探測器通過光學(xué)發(fā)射天線和光學(xué)接收天線實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的傳輸。

實(shí)施例2：在強(qiáng)湍流效應(yīng)下，設(shè)置k分布階數(shù)α為1和4時(shí)，所對(duì)應(yīng)的湍流系數(shù)σ是3和1.5，分別構(gòu)造碼率為0.5和0.75的QC-LDPC編碼，然后進(jìn)行LLR-BP譯碼；具體方法如下：

(1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型，提出針對(duì)不同大氣湍流強(qiáng)度的信道模型：

(1-1)建立接收信號(hào)的數(shù)據(jù)模型r(t)，

r(t)＝y(tǒng)(t)·n₁(t)+n₀(t)

其中t為時(shí)間，y(t)為發(fā)射信號(hào)，n₁(t)是大氣湍流引起的乘性噪聲，n₀(t)是包括熱噪聲、放大噪聲在內(nèi)的加性高斯噪聲，n₀(t)均值為0、方差為σ²；

(1-2)構(gòu)建針對(duì)強(qiáng)湍流強(qiáng)度的信道模型，采用K分布進(jìn)行模型仿真，光強(qiáng)V在強(qiáng)湍流效應(yīng)下的分布函數(shù)為其中V為光強(qiáng)，Γ(α)為Gamma函數(shù)，α是一個(gè)取決于大氣湍流的恒為正的參數(shù)，即k分布階數(shù)，K_p(x)為修正的第二類貝塞爾函數(shù)；

(1-3)針對(duì)步驟(1-2)中得到的信道模型，在強(qiáng)湍流條件下得到對(duì)數(shù)似然比；

d)在強(qiáng)湍流條件下，設(shè)發(fā)送信號(hào)y＝0時(shí)為狀態(tài)D₀，發(fā)送信號(hào)y＝1時(shí)為狀態(tài)D₁；

d-a)處于狀態(tài)D₀時(shí)，r(t)＝n(t)，湍流以外的加性高斯噪聲為0，其接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

d-b)處于狀態(tài)D₁時(shí)，接收信號(hào)的條件概率密度函數(shù)為：

(1-4)根據(jù)步驟(1-3)中得到的不同信道下的條件概率密度函數(shù)，計(jì)算轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y，計(jì)算公式為：

(2)編碼，采用不規(guī)則的準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼構(gòu)造方法，參見圖2，具體步驟如下；

(2-1)N、M和q初始化：設(shè)定碼長為N＝762，碼率R＝(N-M)/N，單位矩陣維數(shù)為q＝N/6，q＝127，轉(zhuǎn)移素?cái)?shù)a＝2,b＝3，根據(jù)設(shè)定的碼率R和公式R＝(N-M)/N推導(dǎo)信息位M；

(2-2)構(gòu)建校驗(yàn)矩陣H，校驗(yàn)矩陣H由子矩陣A和子矩陣B構(gòu)成，H＝[A B]，子矩陣B由次級(jí)子矩陣B₁和次級(jí)子矩陣B₂構(gòu)成，B＝[B₁B₂]，

其中，子矩陣A的元素為單位循環(huán)子矩陣I_x，定義I_x由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)x位得到，a^k-1b^k-1≥x≥1，a和b均為小于q的素?cái)?shù)，k≥2；次級(jí)子矩陣B₁的元素P中有且僅有3個(gè)非零元素且P_k-1為其中一個(gè)非零元素，其余元素均為零，定義非零元素為單位循環(huán)子矩陣I_d，單位循環(huán)子矩陣I_d由q階單位矩陣I的每行向右循環(huán)移動(dòng)d位得到，d為隨機(jī)自然數(shù)；

(2-3)檢驗(yàn)子矩陣A，若子矩陣A為奇異矩陣，則返回步驟(3-1)重新設(shè)定N；若A為非奇異矩陣，則生成矩陣G以及長度為N的碼c_n，

G＝[B^-1·A I_N-M]；c_n＝u_n·G

式中，u_n＝[u_n，0 u_n，1…u_n，M-1]，u_n是一個(gè)隨機(jī)選取的信息比特向量；

(3)譯碼，參見圖3，具體步驟如下：

(3-1)初始化：根據(jù)轉(zhuǎn)移概率密度f_i^y設(shè)定信道傳遞給變量節(jié)點(diǎn)的初始概率Ln，以及對(duì)應(yīng)的似然比消息數(shù)據(jù)λ(L_n)，然后設(shè)定每個(gè)變量節(jié)點(diǎn)n傳向與其相鄰的校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)m，得到的變量節(jié)點(diǎn)傳遞給校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的初始信息為：

λ⁽⁰⁾(q_n,m)＝λ(L_n)；

(3-2)橫向處理，又稱校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中變量節(jié)點(diǎn)傳遞到校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-3)縱向處理，又稱變量節(jié)點(diǎn)更新：即對(duì)n∈M(m)以及m∈N(n)的第l次迭代過程中校驗(yàn)節(jié)點(diǎn)傳遞到變量節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行更新，更新公式如下：

(3-4)比特判決：

(3-4-1)計(jì)算偽后驗(yàn)概率，計(jì)算公式如下：

設(shè)變量當(dāng)λ^(l)(q_n)＞0時(shí)，則否則，

(3-4-2)譯碼輸出條件判決，若或迭代次數(shù)超過規(guī)定的最大迭代次數(shù)，則結(jié)束，作為譯碼的有效輸出值；否則回到步驟(3-1)繼續(xù)迭代。

結(jié)果顯示，經(jīng)過LDPC編碼的信號(hào)誤碼率明顯降低，F(xiàn)SO的性能明顯改善；且對(duì)于不同碼率的LDPC編碼，當(dāng)誤碼率為10^-6，湍流系數(shù)為3時(shí)，碼率為0.5的性能比在1.5下提高了接近15dB；湍流系數(shù)為4時(shí)，碼率為0.5的性能比在0.75下提高了接近20dB；仿真結(jié)果如圖6和圖7所示。

本發(fā)明還對(duì)應(yīng)提供的用于上述方法的通信系統(tǒng)，參見圖1，包括發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端包括電性連接的信源存儲(chǔ)單元、LDPC編碼單元、調(diào)制器和激光器，所述接收端包括電性連接的光電探測器、解調(diào)器、BP譯碼器和信宿存儲(chǔ)單元，激光器與光電探測器通過光學(xué)發(fā)射天線和光學(xué)接收天線實(shí)現(xiàn)激光信號(hào)的傳輸。