[發(fā)明專利]一種基于APD的M-PPM通信系統(tǒng)的信息比特對(duì)數(shù)似然比值的計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410089587.8
• 申請(qǐng)日: 2014-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN103944670A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敖珺;夏寶會(huì);馬春波;康家郡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L1/00
• 分類號(hào): H04L1/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 王儉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)中的信號(hào)處理技術(shù)，具體是一種基于APD的M-PPM通信系統(tǒng)的信息比特對(duì)數(shù)似然比值的計(jì)算方法。?

背景技術(shù)

多進(jìn)制脈沖位置調(diào)制（M-PPM）是一種強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)的正交發(fā)信方案。在復(fù)雜的長(zhǎng)距離自由空間光鏈路峰-均功率約束條件下，M-PPM仍然是目前最接近信道容量極限的最佳調(diào)制方式。由于自由空間中各種氣體分子和氣溶膠粒子的吸收和散射效應(yīng)造成的光衰減以及大氣湍流運(yùn)動(dòng)造成的光強(qiáng)度起伏等不利因素的存在，致使信道條件急劇惡化。這對(duì)于需要較大的信噪比才能獲得理想系統(tǒng)性能的M-PPM通信系統(tǒng)而言是極其不利的。通過引入差錯(cuò)控制編碼技術(shù)，可以較好的補(bǔ)償自由空間光通信中信道的失真。其中采用軟判決譯碼的Turbo碼、低密度奇偶校驗(yàn)（LDPC）碼、比特交織編碼調(diào)制等為代表的差錯(cuò)控制編碼技術(shù)以其系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、性能優(yōu)異而倍受關(guān)注。在上述采用軟判決譯碼的差錯(cuò)控制編碼系統(tǒng)中，解調(diào)器通常采用基于最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則的對(duì)數(shù)似然比算法解調(diào)輸出表示比特取值概率的比特軟信息。在M-PPM自由空間光通信系統(tǒng)中，光信號(hào)的解調(diào)是通過將光信號(hào)直接加到光電探測(cè)器，響應(yīng)其能量即輸入光場(chǎng)幅值的平方實(shí)現(xiàn)的，因此信道輸出的統(tǒng)計(jì)特性取決于光電探測(cè)器輸出電子數(shù)的統(tǒng)計(jì)模型，而這個(gè)模型是由光電探測(cè)器的輸入和光電探測(cè)器內(nèi)部及后續(xù)電路所輸出的實(shí)際電流值共同決定的。?

雪崩光電二極管（APD）是M-PPM自由空間光通信系統(tǒng)中最常用的一種光電探測(cè)器，用于完成強(qiáng)度光信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。APD輸出電子數(shù)的統(tǒng)計(jì)模型在計(jì)算作為迭代譯碼初始值的對(duì)數(shù)似然比的過程中是至關(guān)重要的。現(xiàn)有確定對(duì)數(shù)似然比值的方法中，在選擇所使用的信道的統(tǒng)計(jì)模型時(shí)，普遍直接套用射頻信道噪聲模式設(shè)計(jì)中所使用的非對(duì)稱高斯模型（Asymmetric?Gaussian?Model）來對(duì)APD輸出電子數(shù)的精確統(tǒng)計(jì)模型（韋伯-高斯模型，Webb-Gaussian?Model）進(jìn)行近似。這種采用非對(duì)稱高斯模型的近似方法雖然在一定程度上減小了運(yùn)算復(fù)雜度，但得出的對(duì)數(shù)似然比值精確度低，以這種對(duì)數(shù)似然比作為迭代譯碼的初始值會(huì)在后續(xù)譯碼操作過程中造成誤差累積，影響譯碼結(jié)果，引起譯碼錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致通信系統(tǒng)的性能惡化。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種精確度較高的基于APD的M-PPM通信系統(tǒng)的信息比特對(duì)數(shù)似然比值的計(jì)算方法，將使用這種方法得到的對(duì)數(shù)似然比作為采用軟判決譯碼的Turbo碼、LDPC碼、比特交織編碼調(diào)制等為代表的差錯(cuò)控制編碼技術(shù)的迭代譯碼的初始值，就可以修正現(xiàn)有技術(shù)的譯碼操作過程中產(chǎn)生的誤差，提高譯碼的準(zhǔn)確性，從而使通信系統(tǒng)的性能得到提升。?

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：?

一種基于APD的M-PPM通信系統(tǒng)的信息比特對(duì)數(shù)似然比值的計(jì)算方法，包括如下步驟：?

1）根據(jù)自由空間光通信中M-PPM信號(hào)的特點(diǎn)，使用APD輸出電子數(shù)的精確統(tǒng)計(jì)模型分別計(jì)算出M-PPM信號(hào)每個(gè)時(shí)隙內(nèi)有光脈沖和無光脈沖時(shí)APD輸出電子數(shù)的概率密度；?

2）根據(jù)M-PPM信號(hào)每個(gè)時(shí)隙內(nèi)APD輸出電子數(shù)的概率密度，計(jì)算出M-PPM信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的似然比值；?

3）根據(jù)M-PPM信號(hào)每個(gè)時(shí)隙的似然比值，計(jì)算出M-PPM信號(hào)每比特的對(duì)數(shù)似然比值。?

所述的APD輸出電子數(shù)的精確統(tǒng)計(jì)模型為韋伯-高斯模型。?

所述的M-PPM信號(hào)，是將一組k比特信源，映射到時(shí)間域內(nèi)的M=2^k個(gè)時(shí)隙上，其映射規(guī)律為：根據(jù)k比特信源所代表的數(shù)值L，在M-PPM信號(hào)的第L個(gè)時(shí)隙上產(chǎn)生一個(gè)光脈沖，其他M-1個(gè)時(shí)隙無光脈沖。每個(gè)M-PPM信號(hào)的持續(xù)時(shí)間都為M·T_s秒，T_s為M-PPM信號(hào)一個(gè)時(shí)隙的時(shí)間。?

所述的M-PPM信號(hào)每個(gè)時(shí)隙內(nèi)APD輸出電子數(shù)的概率密度的算式如下：?