FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法及系统，包括：采用脉冲幅度调制，根据湍流信道条件构建SDT

【技术实现步骤摘要】
FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法及系统


[0001]本专利技术涉及自由空间光通信中的信道编码和概率整形应用领域，具体地，涉及自由空间光通信中基于疏密传输的概率整形极化码方法及系统，更为具体地，涉及适合信道编码的高阶调制概率整形方案，涉及采用基于疏密传输的概率整形极化码方案。

技术介绍

[0002]自由空间光(Free Space Optics,FSO)通信具有大带宽、免费频谱、高数据速率和易于部署等优点。单极性脉冲幅度调制(M
‑
ary Pulse Amplitude Modulation,PAM
‑
M)被认为是FSO系统的一个很有前途的候选信号，因为它可以在FSO信道上实现接近容量的性能。通过编码调制技术，即高阶调制方案和信道编码的联合设计，可以实现高效的FSO通信,常见的编码调制技术有多级编码调制(Multilevel code modulated，MLC)与比特交织编码调制(Bit Interleaved Coded Modulation，BICM)，BICM计算复杂度低于MLC。而通过星座整形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法，其特征在于，包括：步骤S1：采用PAM调制，根据湍流信道条件构建SDT
‑
AMB优化模型，基于SDT
‑
AMB优化模型得到最佳概率分布整形；步骤S2：CCDM按照最佳概率分布整形输入序列，序列经比特映射后得到整形比特序列；步骤S3：对整形比特序列采用系统极化码编码，利用SDT比特交换和反交换进行编码保护，得到疏密有序的符号序列；步骤S4：将疏密有序的符号序列送入湍流信道传输至接收端；步骤S5：接收端估计信道状态信息计算每个符号比特级对应的LLR；步骤S6：对LLR序列进行译码得到整形比特估计序列；步骤S7：整形比特估计序列经符号映射得到整形符号估计序列，CCDM对整形符号估计序列解分布，得到输入序列的估计值；所述SDT
‑
AMB优化模型是优化星座点概率分布、星座点间距和极化码编码速率，最大化通信系统可达信息速率。2.根据权利要求1所述的FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法，其特征在于，所述步骤S1采用：采用PAM
‑
M调制，M表示星座点个数；在FSO系统中光信号具有非负性，设置PAM
‑
M的星座点幅度值为A＝[0,1,....,M
‑
1]；给定光信号的强度衰落为h，星座点间隔Δ和编码速率c，SDT方案下的FSO系统的可达信息速率采用：R
SDT
(h,Δ,P
s
)＝cI
s
(X；Y|Δ,h)+(1
‑
c)I
u
(X；Y|Δ,h) (1)其中，I
s
(X；Y|Δ,h)表示在给定信道条件下整形符号的互信息；I
u
(X；Y|Δ,h)则表示均匀符号的互信息；X表示发送符号序列；Y表示接收符号序列；给定整形概率P
s
时，SDT方案中第j个发送符号X
j
的概率P(X
j
)为：其中，n1表示整形符号总数；n2表示均匀校验符号总数，且c＝n1/(n1+n2)；在FSO系统中，采用光功率限制E[ΔA]≤P
av
进行功率约束，建立遍历可达信息速率模型，采用：型，采用：为减少待求解的优化参数，使星座点概率近似服从Maxwell
‑
Boltzmann分布，建立SDT
‑
AMB模型，采用：
其中，v与ρ是Maxwell
‑
Boltzmann分布中的超参数，用于调整星座点的概率分布P
s
；A
v
表示归一化参数，使得P
s
和为1；Δ表示星座间隔；h表示光信号的衰落强度；f(h)表示衰落强度h的概率密度函数；服从Gamma
‑
Gamma分布，A表示星座点幅度值序列，c表示编码速率；M表示星座点个数，P
av
表示发射平均功率；当给定编码速率c、星座间隔Δ和光信号的衰落强度h的概率分布函数f(h)时，通过最优化SDT
‑
AMB模型优化参数v与ρ，得到优化的概率分布P
s
；利用黄金分割算法得到固定编码速率下的优化的Δ和概率分布P
s
；再逐次比较不同编码速率下的遍历可达信息速率，选择最大值对应的参数c，Δ和P
s
分别作为c
*
，Δ
*
和P
s*
。3.根据权利要求1所述的FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法，其特征在于，所述步骤S3采用：步骤S3.1：对整形比特序列进行SDT比特交换，将整形比特全部放置于极化码的信息位中；步骤S3.2：对交换后的序列进行系统极化码编码；步骤S3.3：对编码码字进行SDT比特反交换，得到包括整形比特序列和均匀校验比特序列；步骤S3.4：将包括整形比特序列和均匀校验比特序列映射为疏密有序的符号序列。4.根据权利要求1所述的FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法，其特征在于，所述接收端采用：y
j
＝ηh
j
Δx
j
+n
j
，其中，η是PIN或APD的接收效率；x
j
是单极性PAM
‑
M的幅度值；n
j
是均值为0方差为σ2的加性高斯白噪声；h
j
代表大气湍流的起伏强度。5.根据权利要求1所述的FSO中基于疏密传输的概率整形极化码方法，其特征在于，所述步骤S5采用：接收端估计信道状态信息，在湍流强度为h的情况下，第j个接收符号y
j
的第l个比特级的LLR表示为：其中，1≤l≤m；m表示调制阶数；B
j,l
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓宇，肖石林，付翔宇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：