[發明專利]一種基于極化碼的可見光通信系統及其實現方法

在審

• 申請號: 201611125724.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106788724A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 方俊彬;車振;蔣琳;余小龍;陳哲
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 李斌

1.一種基于極化碼的可見光通信系統，其特征在于，包括用于發射可見光信號的發射子系統和用于接收可見光信號的接收子系統，所述發射子系統實現對輸入信息進行極化碼糾錯編碼后，經OOK調制輸出已調電信號，驅動LED光源發光并傳輸光信號；所述接收子系統實現對光電探測元件接收的光信號轉換成與入射能量成比例的光電流，光電流經過調理電路調理成適合數字解調器電路的電信號輸入到數字解調器中，經過數字解調器解調和極化碼糾錯譯碼，最終恢復出信息；

所述發射子系統包括用于提高信道編碼傳輸可靠性的極化碼糾錯編碼模塊、用于可見光通信系統信號調制的OOK信號調制模塊、用于驅動LED進行照明與可見光通信的LED電路驅動模塊以及用于照明和發送可見光通信信號的LED光源模塊；所述極化碼糾錯編碼模塊、OOK信號調制模塊、LED電路驅動模塊和LED光源模塊依次順序連接；

所述接收子系統包括用于可見光信號的接收以及光信號轉換為電信號并進行放大、濾波和限幅信號處理的光電探測/轉換模塊、用于系統時鐘的恢復和數據提取的時鐘恢復/數據提取模塊、用于對可見光通信系統接收的信號進行解調的OOK信號解調模塊以及用于糾正可見光通信過程中信號的錯誤并恢復出信息的極化碼糾錯譯碼模塊；所述光電探測/轉換模塊、時鐘恢復/數據提取模塊、OOK信號解調模塊以及極化碼糾錯譯碼模塊依次順序連接。

2.根據權利要求1所述基于極化碼的可見光通信系統，其特征在于，所述極化碼糾錯編碼模塊的編碼步驟包括信道極化過程，即信道組合和信道分裂兩個部分，是通過對已知信道W進行復制，得到一組相互獨立的N個信道，再將這N個信道進行編碼得到N個關聯的虛擬信道，當N逐漸增大趨于無窮時，經過極化碼編碼的虛擬信道會出現極化現象：一部分虛擬信道將趨向于全噪信道，其余一部分則趨向于無噪信道，然后選擇所有的無噪信道作為有效信道來傳輸有用信息，而在全噪信道中傳輸休眠比特信息。

3.根據權利要求1所述基于極化碼的可見光通信系統，其特征在于，所述OOK信號調制模塊進行調光補償的步驟為：當從外部接收到期望的調光值時，根據信息比特中0/1比特分布調節休眠比特的值，從而使得最終編碼碼字中的0/1比特比例滿足期望的照明調光比，且0/1游程長度受限。

4.根據權利要求1所述基于極化碼的可見光通信系統，其特征在于，所述極化碼糾錯編碼模塊進行編碼和極化碼糾錯譯碼模塊進行譯碼是互逆的結構，且休眠比特可以設置為任意值而不影響糾錯性能，故在編碼過程中在設定了輸出比特序列以后，調用譯碼器結構，對待輸出碼字求逆得到所需的休眠比特，通過操控休眠比特使得極化碼糾錯編碼輸出依然保持信源編碼輸入的分布特性，從而適應任意調光比并確保照明無閃爍。

5.根據權利要求1所述基于極化碼的可見光通信系統，其特征在于，所述極化碼糾錯譯碼模塊進行譯碼的步驟為：根據接收信號值，計算信道的初始似然比信息；由信息位集合與已譯碼序列，計算當前接收比特似然比；進行譯碼判決，并給出譯碼序列。

6.一種基于極化碼可見光通信系統的實現方法，其特征在于，包括下述步驟：(1)極化碼的編碼步驟，包括下述步驟：

(1-1)初始化信息序列；

(1-2)計算虛擬信道的巴氏參數；

(1-3)確定傳輸有用信息的信息位集合；

(1-4)確定生成矩陣；

(1-5)依據信息位集合確定編碼矩陣用于編碼，最后進行編碼得到極化碼的碼字序列；

(2)極化碼的譯碼步驟，包括下述步驟：

(2-1)從OOK解調獲得接收信息序列；

(2-2)計算信道的似然值；

(2-3)遞歸計算當前比特似然比；

(2-4)譯碼判決；

(2-5)輸出譯碼序列。