[發明專利]基于LDPC碼的可見光通信方法

有效

• 申請號: 201510582665.2
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105281835B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 陳一碩;蘇雁泳;薛棟;董超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H03M13/11
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種通信方法，尤其涉及一種可見光通信方法。

背景技術

白光LED具有響應靈敏度高、調制性能好等優點，其能夠作為發射器將信號信息調制到可見光上，因此可以被用于進行高速的數據通信，可見光通信正是在白光LED技術上發展起來的一種新型的無線接入技術。由于在可見光通信的過程中存在各種干擾，為了保證系統的可靠性，信道編碼技術在可見光通信中的應用必不可少。

目前，在可見光通信系統中主要有LDPC碼的對數域置信傳播譯碼算法(LLR BP)及最小和譯碼算法

LDPC碼的對數域置信傳播算法譯碼算法誤碼性能較好，但其運算量過大，且乘法及除法次數較多，當碼長很長時，計算量很大，因此這種算法對硬件要求較高，不利于硬件實現。

LDPC碼的最小和譯碼算法僅有線性運算，運算量方面較經典的對數域BP譯碼算法而言得到了有效降低，有利于硬件實現，但其譯碼性能嚴重下降，不能滿足對誤碼性能要求較高的通信系統使用。

發明內容

本發明為了解決現有的基于LDPC碼可見光通信方法存在的計算量過大以及誤碼性能較差的問題。

基于LDPC碼的可見光通信方法，包括以下步驟：

步驟1、建立可見光通信系統模型：

式中，t表示時間，Y(t)為接收信號的幅度值，T為光電轉換系數，X(t)為發送信號的光功率，h(t)為可見光信道的沖擊響應，N(t)為加性高斯白噪聲；

步驟2、編碼：

采用有限域乘法群的思想來構造不規則QC-LDPC碼，即通過在校驗矩陣中放置具有準雙對角線結構的循環矩陣來構造，具體構造如下：

步驟2.1、首先構造索引矩陣G，設索引矩陣G的維數為k×l，元素來自GF(M)域(M階有限域)，索引矩陣G的第(α,β)個元素G_α,β＝a^βb^α，0≤α≤k,0≤β≤l，a,b均為素數，索引矩陣G可表示為：

然后以G中元素值作為校驗矩陣H中子矩陣的循環位數，構造校驗矩陣H，設單位陣I和零矩陣的維數為q，H的維數為kq×lq，令M＝kq，N＝lq，l'＝l-k＝(N-M)/q；

I_a表示把單位陣I右循環移位a位，I_b表示把單位陣I右循環移位b位，以此類推I_(·)表示把單位陣I右循環移位(·)位；

步驟2.2、QC-LDPC快速編碼：

設信息向量為s＝[s₁ s₂ ... s_K]，校驗向量為p＝[p₁ p₂ ... p_M]，編碼后的碼字向量為c＝[s p]，其長度為N＝K+M；

根據校驗等式H·c^T＝0得到碼字向量方程組，求得p₁^T；由遞歸得到p₂^T，p₃^T，直到p_M^T；

得到p_i后，校驗向量p就能夠確定，實現快速編碼；

步驟3、譯碼：

步驟3.1、初始化：

預先設定一個高斯信道下信息的先驗概率為：

其中，σ²為加性高斯白噪聲方差；x指信道的輸入，即信源，x_n為信源輸出的第n個比特；y指信道的輸出，即信宿，y_n為信宿接受到的第n個比特；

步驟3.2、校驗節點的更新公式如公式(5)所示：n在更新公式中記為信息節點n，

其中，L_mn為校驗節點m傳給信息節點n的消息；N(m)表示參與公式(5)的所有比特集合,N(m)/n表示除去第n個比特的集合，n′為集合N(m)/n中的一個比特，Z_n′m表示從信息節點n′傳給校驗節點m的信息；

步驟3.3、變量節點的處理和更新：

從信息節點n傳給校驗節點m的消息Z_nm和信息節點n的后驗概率LQ_n分別由式(6)和式(7)得到：