[發(fā)明專利]一種雙碼分層空時(shí)編碼系統(tǒng)和基于該編碼的光通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010170796.7
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101834672A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新全;楊超;謝德權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢郵電科學(xué)研究院
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12;H04L1/06;H04L1/00
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)領(lǐng)域，具體說是一種雙碼分層空時(shí)編碼系統(tǒng)和基于該編碼的光通信方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明中所用到的技術(shù)術(shù)語含義如下：

MIMO，Multiple-Input?Multiple-Output，多輸入多輸出；

STC，Space-Time?Code，空時(shí)編碼；

LSTC，Layered?STC，分層空時(shí)編碼；

STBC，Space-Time?Block?Code，空時(shí)分組碼；

STTC，Space-Time?Trellis?Code，空時(shí)格形碼；

TCM，Trellis-Coded?Modulation，格形編碼調(diào)制；

LDPC，Low?Density?Parity?Check，低密度奇偶校驗(yàn)；

BLAST，Bell?Laboratories?Layered?Space-Time，貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)；

PSK，Phase?Shift?Keying，相移鍵控；

QAM，Quadrature?Amplitude?Modulation，正交幅度調(diào)制。

MIMO是空間分集中的收發(fā)分集。馬可尼在1908年提出用MIMO來抵抗無線信道的衰落。貝爾實(shí)驗(yàn)室的E.Telatar和G.J.Foschini論證了理論上的MIMO信道的香農(nóng)容量，指出在信道獨(dú)立平坦衰落時(shí)，信道容量隨收發(fā)兩端最小天線數(shù)線性增加。在光通信中，MIMO技術(shù)也得到了運(yùn)用，比如在光偏振復(fù)用、光正交頻分復(fù)用、光多模復(fù)用等場景，在后文中統(tǒng)稱為光MIMO場景。

最初的時(shí)間分集是指在不同時(shí)間多次傳送同樣的信號，即重復(fù)編碼。信道編碼可視為一種更復(fù)雜形式的時(shí)間分集，常見的有卷積和分組碼、TCM、級聯(lián)編碼，所謂逼近香農(nóng)容量極限的編碼有Turbo碼、LDPC等。

時(shí)間分集(信道編碼)和空間分集的結(jié)合，就是STC，STC目前主要運(yùn)用在MIMO場景中，以同時(shí)發(fā)揮MIMO的空間復(fù)用優(yōu)勢、信道編碼的時(shí)間分集優(yōu)勢。從目前發(fā)展來看，STC主要可以分為兩大類：第一類是以增加傳輸容量為目的的LSTC；第二類是以改善傳輸質(zhì)量為目的的STBC和STTC。第二類STC是基于發(fā)射分集的，較適用于信道質(zhì)量很差的場景(如移動通信)，對于信道質(zhì)量相對較好的光通信，一般不需要采用犧牲效率的發(fā)射分集，所以在光通信中主要考慮第一類STC，即LSTC。

目前常用的LSTC主要有VBLAST(垂直BLAST)、HBLAST(水平BLAST)、DBLAST(對角BLAST)、SCBLAST(單碼BLAST)等。VBLAST如圖1所示，信息比特流解復(fù)用成Nt個(gè)并行的子流，t＝0，1，2，3，……，每個(gè)子流分別進(jìn)行調(diào)制。如果對每個(gè)子流分別進(jìn)行信道編碼，每個(gè)子流分別加上信道編碼后，則VBLAST成為如圖2所示HBLAST。顯然，HBLAST較為復(fù)雜，可對其進(jìn)行改進(jìn)，即所有層使用單一的信道編碼，從而成為SCBLAST(單碼貝爾實(shí)驗(yàn)室空時(shí))，如圖3所示，對信息比特流先進(jìn)行信道編碼，然后再解復(fù)用成Nt個(gè)并行的子流。由于發(fā)射端的解復(fù)用和收端的復(fù)用可看成空間交織，使相鄰碼元所經(jīng)歷的信道特性不同，故在準(zhǔn)靜態(tài)衰落時(shí)，該方案的分集性能比上述兩種好。這些LSTC方案，一般用于信道質(zhì)量較好、傳輸速率較低的無線通信場合。

上述LSTC方案，發(fā)軔于無線通信。由于光通信有許多不同于無線通信的特點(diǎn)。首先，光通信的信道質(zhì)量較好，所以無需采用STBC、STTC。其次，光通信的傳輸速率極高，目前已達(dá)到100Gbps，必須依賴復(fù)雜的信道編碼技術(shù)，所以上述LSTC方案直接用于光通信是不適合的。可見，光通信對于STC的要求首先是增加傳輸容量，其次是利用空間分集最大化信道編碼效率。綜上所述，需要提出適合于光MIMO場景的特殊的STC方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種雙碼分層空時(shí)編碼系統(tǒng)和基于該編碼的光通信方法，結(jié)合光通信的特點(diǎn)，提出適合于光MIMO場景的STC技術(shù)方案和相應(yīng)的通信系統(tǒng)，以提升光傳輸?shù)娜萘浚纳苽鬏斝阅堋?/p>

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種雙碼分層空時(shí)編碼系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)流發(fā)送端100、數(shù)據(jù)流接收端300以及連接二者的光MIMO信道200，其特征在于，所述數(shù)據(jù)流發(fā)送端100包括：

一個(gè)用于接收信息比特流并對其進(jìn)行第一級信道編碼的信道外碼編碼器110，