一種空間光通信ldpc碼映射奇偶校驗(yàn)矩陣度分布方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于系統(tǒng)建模領(lǐng)域，具體涉及一種基于LDPC碼的FS0通信系統(tǒng)在大氣信道 不同狀況下映射相應(yīng)奇偶校驗(yàn)矩陣度分布的方法。 (二）
【背景技術(shù)】
[0002] 自由空間光通信（簡稱FS0)也稱為無線光通信，是一種通過激光在大氣信道中實(shí) 現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)或多點(diǎn)對多點(diǎn)間語音、數(shù)據(jù)、圖像信息的雙向通信技術(shù)。其中包括衛(wèi)星 間通訊、星地通訊、地面通訊。大氣隨機(jī)信道對激光傳輸性能的影響是制約激光通信的重要 因素之一，大氣分子及懸浮微粒對光束的吸收與散射主要導(dǎo)致光束能量損失，接收信號減 弱，大氣湍流對光束的擾動引起光束的強(qiáng)度閃爍、光束漂移、擴(kuò)展與抖動等現(xiàn)象。由于大氣 作用對光信號的影響，使光信號出現(xiàn)較大畸變，信噪比減小，誤碼率增加。
[0003] LDPC碼是Gallager于1962年提出的一種性能接近Shannon極限的線性分組碼， 選擇迭代譯碼的方式譯碼。低密度奇偶校驗(yàn)碼（LDPC)不但具有逼近香農(nóng)極限的譯碼性能， 而且特殊設(shè)計的LDPC碼字可以獲得極低的錯誤平層。由于大氣信道的特點(diǎn)以及LDPC碼的 優(yōu)點(diǎn)，我們選取了LDPC碼作為信道編碼的方式，且根據(jù)不同的湍流條件映射不同的奇偶校 驗(yàn)矩陣度分布形式。
[0004]LDPC度分布函數(shù) [0005] 1)節(jié)點(diǎn)角度
[0008] 2)邊角度
[0011] 現(xiàn)有的技術(shù)根據(jù)FS0信道狀況來調(diào)整發(fā)射端的參數(shù)，比如數(shù)據(jù)速率，發(fā)射功率等， 從而補(bǔ)償由于大氣湍流或大氣衰落引起的SNR的變化，使BER值保持恒定。有代表性的包 括：
[0012] -是自適應(yīng)調(diào)制，根據(jù)信道參數(shù)，計算出自適應(yīng)方案中的SNR閾值，但是僅僅通過 自適應(yīng)調(diào)制，無法解決頻譜效率最優(yōu)化問題，而且最優(yōu)閾值的計算也十分耗時，造成了系統(tǒng) 資源的浪費(fèi)，嚴(yán)重制約了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。
[0013] 二是自適應(yīng)編碼，然而像TCM這種網(wǎng)格編碼調(diào)制的方法使用的卷積碼和分組碼譯 碼復(fù)雜度高，不是一種最佳的方案。
[0014] -直以來，沒有一種根據(jù)信道狀況來調(diào)整和倒換發(fā)射端編碼方式的思想出現(xiàn)。本 發(fā)明就是為了彌補(bǔ)這一空缺，提出了一種基于奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射的LDPC編碼方案， 根據(jù)信道情況映射合適的校驗(yàn)矩陣，使頻譜效率最優(yōu)化，倒換快捷方便，節(jié)省系統(tǒng)資源，可 靠性高。 (三）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 考慮到不同的大氣狀況，采用一個反饋信道給發(fā)射機(jī)傳輸信道系數(shù)，使其根據(jù)信 道情況調(diào)整用于編碼的奇偶校驗(yàn)矩陣。具體的，F(xiàn)S0發(fā)射機(jī)使用回射器和訓(xùn)練序列檢測FS0 信道，將信道參數(shù)通過反饋信道傳給編碼器，編碼器內(nèi)部倒換電路根據(jù)反饋改變編碼矩陣 H。整體框圖如圖1所示。 (四）
【附圖說明】
[0016] 圖1所示系統(tǒng)主要包括發(fā)送端、接收端和信道這三個部分。其中發(fā)送端包括編碼 器，Η矩陣度分布映射器，控制器，調(diào)制器，電光轉(zhuǎn)換設(shè)備。接收端包括接收機(jī)，F(xiàn)S0信道估計 器，解調(diào)器，Η矩陣提取器，控制器，譯碼器。信道包括自由空間信道和反饋信道。 (五）
【具體實(shí)施方式】
[0017] 在發(fā)送端，源數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼和調(diào)制之后，在進(jìn)入FS0信道之前進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換，通過 信道之后，在接收端，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，接收機(jī)檢測接收，一路進(jìn)行解調(diào)操作，解調(diào)信號送入奇 偶校驗(yàn)矩陣提取器確定編碼采用的奇偶校驗(yàn)矩陣，控制器將根據(jù)此信息控制譯碼器進(jìn)行對 應(yīng)的譯碼操作。另一路進(jìn)行FS0信道估計，使用大氣折射率測量儀檢測湍流強(qiáng)度，將信道參 數(shù)通過反饋信道送入發(fā)送端奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射器，控制器通過控制奇偶校驗(yàn)矩陣度 分布映射器來確定要采用的校驗(yàn)矩陣，編碼器根據(jù)該矩陣進(jìn)行編碼。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有著控制器、奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射器和編碼器的發(fā)送端使用LDPC碼進(jìn)行 信道編碼的方法，這種方法的步驟如下： 接收信道參數(shù)反饋； 在控制器控制下映射相應(yīng)的奇偶校驗(yàn)矩陣度分布方式； 確定奇偶校驗(yàn)矩陣； 編碼器對信息執(zhí)行LDPC編碼。2. -種有著控制器、Η矩陣提取器、譯碼器的接收端進(jìn)行譯碼和反饋操作的方法。這種 方法的步驟如下： 接收機(jī)檢測接收，進(jìn)行解調(diào)操作； 解調(diào)信號送入奇偶校驗(yàn)矩陣提取器確定編碼采用的奇偶校驗(yàn)矩陣； 控制器將根據(jù)此信息控制譯碼器進(jìn)行對應(yīng)的譯碼操作； 另一路進(jìn)行FSO信道估計； 將信道參數(shù)反饋。3. 如權(quán)利1提到的裝置，該裝置包括控制器、奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射器和編碼器，具 體分工如下： 控制器：基于信道參數(shù)，控制奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射器確定度分布形式； 奇偶校驗(yàn)矩陣度分布映射器：內(nèi)置多種Η矩陣度分布形式，在接收到信道參數(shù)之后，針 對湍流的強(qiáng)弱，從幾種備選的奇偶校驗(yàn)矩陣的度分布中選擇合適的最接近的度分布形式； 編碼器：利用選擇好的奇偶校驗(yàn)矩陣，進(jìn)行編碼操作。4. 如權(quán)利2提到的裝置，該裝置包括控制器、Η矩陣提取器、Η矩陣提取器的接收端，具 體分工如下： 控制器：根據(jù)Η矩陣提取器的信息控制譯碼器進(jìn)行譯碼； Η矩陣提取器：用于提取接收碼字所采用的LDPC的Η矩陣； 譯碼器：用獲得的Η矩陣對碼字進(jìn)行譯碼。
【專利摘要】本申請?zhí)峁┰诨贚DPC碼的通信系統(tǒng)在不同的大氣條件下，如強(qiáng)湍流和弱湍流下，分別映射不同奇偶校驗(yàn)矩陣度分布的方法。編碼方式為：確定信道的基本情況，映射相應(yīng)的H矩陣度分布形式，確定奇偶校驗(yàn)矩陣，對信息執(zhí)行LDPC編碼。接收端一路通過提取器確定編碼采用的奇偶校驗(yàn)矩陣，進(jìn)行譯碼；另一路執(zhí)行信道估計，反饋信道參數(shù)至發(fā)送端。
【IPC分類】H04L1/00, H04B10/11
【公開號】CN105356941
【申請?zhí)枴緾N201510633417
【發(fā)明人】劉博 , 忻向軍, 張麗佳, 王擁軍, 張琦, 尹霄麗, 肖飛, 李博文, 田清華, 田鳳
【申請人】北京郵電大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年9月29日