信道編碼聯合多維脈沖位置調制的編譯碼方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光通信領域，具體涉及到一種多層信道編碼聯合多維脈沖位置調制的 編譯碼方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 目前廣泛采用的強度調制/直接檢測的自由空間光通信系統中的調制方式包括： 開關鍵控(00K)，脈沖位置調制(MPPM)等。其中，在復雜的長距離空間光鏈路峰-均功率約束 條件下，MPPM調制所具有的較高的功率利用率使之成為目前IM/DD光通信中最接近信道容 量極限的一種調制方式，但該調制方法的缺點是每個調制符號中僅有一個時隙是傳送信息 脈沖，其余時隙為空置，因此該調制方式增加了對帶寬的需求，抑制了系統傳輸速率。
[0003] 由于自由空間光通信信道在時域，頻域和空域上都表現為復雜的隨機特性，這就 給激光通信系統的可靠性和穩定性帶來諸多問題，將LDPC等性能優越的信道編碼技術應用 于自由空間光通信系統，將能有效的減弱信道中隨機介質對自由空間光通信的影響，提高 通信的可靠性。但現有的LDPC碼都是針對二進制輸入信道設計的，由于無失真地傳輸一個 符號所需的帶寬和傳輸速率成反比，因此直接將脈沖位置調制(MPPM)與傳統的編碼相結合 會進一步增加帶寬要求。
【發明內容】
[0004] 本發明旨在解決上述問題而設計一種能夠充分利用MPPM信號時隙，提高系統傳送 效率的多維MPPM調制技術的同時，聯合多層信道編碼和多維MPPM信號集合來構造帶寬有效 的通信方案，可以有效提高自由空間光通信系統的有效性與可靠性。
[0005] 為達到上述目的，本發明通過具體實施例提出了一種多層信道編碼聯合多維脈沖 位置調制的編譯碼方法，所述編譯碼方法包括編碼過程和譯碼過程，其中編碼過程包括以 下步驟：
[0006] S10: -個連續串行輸入的二進制信息序列被分成p比特一組(其中p=|_I〇g2:C^J， G表示從M個不同元素中，任取n個元素的組合；表示一個小于或等于x的最大整數;Q (1 < i < P)是碼字長度為N、信息長度為qi(l < i < p)的LDPC碼，），每組比特序列經過串并轉 換后，分別進入各自的（N，qi)LDPC分量碼編碼器，其中l<i<p，得到p組LDPC分量碼組： C-l = (ei,l S ^1,2 S ' 5 ) C.2. - .(C:2J:，.、C:2,2，" jsj ) . . >
[0007] S20:通過簡單的交織將p組碼字Cr-Cp構造序列
[0008] Cl*C2*."*Cp= (Cl，lC2，l."Cp，l，…，Cl，jC2, j."Cp，j，…，Cl，NC2，N. "CP，N，），將 Cl，jC2, j … Cp，j(l S j SN)作為多維MPPM信息幀的輸入比特序列，根據事先約定好的編碼器映射規則將 輸入比特序列ci, jC2,jj映射為M個時隙組成的信息幀的n個時隙處的光脈沖;如此則 [0009] f(Cl*C2*."*Cp) = (f(Cl，lC2，l.-.Cp，l)，…，f(Cl, jC2, j…Cp, j)，…，f(Cl，NC2，r "cp，n))
[0010]是一個長度為N，編碼效率為(1=((11+(12+."+( 11))/^的11維10^信號的一個調制信號 序列；
[0011] S30:所述由M個時隙組成的信息幀的n個時隙處的光脈沖分別由n個激光器輪流在 相應的時隙時間受激產生；
[0012] 所述譯碼過程采用多層編碼聯合多維MPPM的多階段軟判決譯碼，其中分量碼譯碼 器根據接收端信道的噪聲模型提取并計算每個時隙上接收信號的對數似然比值，并采用 LDPC碼的置信傳播譯碼算法，每次譯碼一個分量碼，并且逐階段進行，每一個階段的譯碼信 息傳遞到下一個階段，譯碼過程從第一級分量碼&開始，結束于最后一級分量碼C P。
[0013] 與傳統MPPM調制方案相比，本發明提供的多層信道編碼聯合多維脈沖位置調制的 編譯碼方法可以使系統獲得一倍以上的傳輸速率，且MPPM信息幀的時隙數為任意整數，不 再局限于2的n次冪；與傳統的MPPM串行級聯糾錯編碼方案相比，本發明通過在采用多層 LDPC編碼聯合多維調制構造以及多階段置信傳播軟判決迭代譯碼，無需帶寬展寬即可獲得 大編碼增益；當采用相同碼速率的分量碼時，編碼效率為傳統MPPM串行級聯糾錯編碼的p 倍，并能有效的減弱大氣湍流對系統性能的影響，進一步提高系統的有效性與可靠性。 [0014]進一步的，所述多層編碼聯合多維MPPM的多階段軟判決譯碼過程中，包括第一階 段譯碼過程S41，第一階段譯碼過程存在如下步驟：
[0015] S411:由光電探測器或光電探測器陣列接收光脈沖信號，將光信號轉換為電信號 R，并按照時隙間隔將它們記錄下來；
[0016] S412:根據記錄下來的每個時隙上的電信號大小以及光電探測器輸出電子數的統 計模型，分別計算出接收到的每一個多維MPPM信息幀中對應的每個時隙上有信號光脈沖和 無信號光脈沖時輸出電子數的后驗概率密度f s(R)和fn(R);
[0017 ] S413:根據S412中的后驗概率密度f s (R)和€ n (R)計算每一個MPPM信息幀中對應的 每個時隙上的對數似然比值Lk( 1 < k < M);
[0018] S414:根據MPPM信息幀中每個時隙上的對數似然比值以及已約定的輸入編碼比特 與多維MPPM調制符號映射關系表，計算出第一個分量LDPC碼的碼字比特 C1,j，（l < j <N)的 初始對數似然比值L(C1,j);
[0019] S415:將第一個分量的初始對數似然比值L(C1,j)帶入第一個分量LDPC碼 的置信傳播迭代譯碼算法中，譯出第一個分量LDPC碼(H，…，'）的碼字。
[0020] 進一步的，其特征在于所述多層編碼聯合多維MPPM的多階段軟判決譯碼過程中， 包括第二階段譯碼過程S42，第二階段譯碼過程存在如下步驟：
[0021] S421:接收第一階段傳入的第一個分量LDPC碼比特信息(UW" j1N)，令(C2>1， C2,2,…，C2,N)為第二個分量LDPC碼C2中的一個碼字；
[0022] S422:根據已約定的輸入編碼比特與多維MPPM調制符號映射關系表和第一階段傳 入的譯碼比特信息位計算得到每一個多維MPPM信息幀所對應的碼字比特 c2, j，（ 1 < j < N)的初始對數似然比值i^;
[0023] S423:將計算得到的第二個分量LDPC碼(：2的初始對數似然比值帶入第二個分量 LDPC碼的置信傳播迭代譯碼算法，譯出第二個分量LDPC碼，…為>N )的碼字。
[0024]進一步的，所述多層編碼聯合多維MPPM的多階段軟判決譯碼過程中，包括最后階 段譯碼過程S43，最后階段譯碼過程存在如下步驟：
[0025] S431:接收之前每一階段的譯碼比特信息，則最后一個階段輸入的第k個多維MPPM 信息幀所對應的二進制信息比特序列可表示為;
[0026] S432:根據之前已完成的每一階段譯碼輸出的碼字估值，計算得到多維MPPM信息幀所 對應調制符號的最后一個碼字比特位(^的初始對數似然比值L
[0027] S433:將計算得到的最后一個分量LDPC碼〇>的初始對數似然比值帶入最后一個分 量LDPC碼的置信傳播迭代譯碼算法，譯出最后一個分量LDPC碼，匕 2，…，t,N)的碼字，從 而實現(61,1.^,1_'"6;>,.1:，一.為>盧幻~.\:>)，"_! 161,1^:2>1^"1,1<，）構成的譯碼集合。
[0028] 本發明另一方面還提供了一種多層信道編碼聯合多維脈沖位置調制的編譯碼裝 置，所述編譯碼裝置采用以上所述的多層信道編碼聯合多維脈沖位置調制的編譯碼方法進 行編碼和譯碼。其有益效果與前述多層信道編碼聯合多維脈沖位置調制的編譯碼方法相一 致。
[0029] 本發明的附加方面和優點將在下面的描述部分中變得明顯，或通過本發明的實踐 了解到。
【附圖說明】
[0030] 圖1傳統MPPM信息幀結構圖；
[0031 ]圖2多層編碼聯合多維脈沖位置調制原理框圖；
[0032]圖3三級編碼聯合2維5PPM調制發射方案結構圖；
[0033]圖4 2維5PPM光脈沖信號三階段譯碼解調方案結構圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[00