一种FSO系统中基于LDPC-PPM的自适应编码调制方法技术方案

本发明专利技术属于自由空间激光通信领域，尤其为一种FSO系统中基于LDPC

【技术实现步骤摘要】
一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方法


[0001]本专利技术属于自由空间激光通信
，具体涉及一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方法。

技术介绍

[0002]大气激光通信具有高速率、带宽大、安全性高和抗干扰等诸多优点，已经被广泛应用在航空航天领域、军事安全通信、船舶通信、城市智能交通等领域。然而，大气湍流对大气激光通信的距离和质量造成了一定的影响，其引起的闪烁和光束漂移现象会使信号强度衰减产生信号失真的现象，导致接收端信号偏离预期位置，从而导致误码率的增加，影响整个通信系统的性能。
[0003]自适应编码调制技术能够根据信道在时间和空间上的变化，基于信道信息状态(Channel State Information，CSI)自动调整发送端参数，采用最合适的编码方式和调制方式进行信息传输，实现更低的误码率，从而提高系统的有效性。此技术主要是应用在传统射频通信中，目前也逐渐运用到大气激光通信中，但是却主要是在高斯信道下进行分析，没有考虑大气湍流带来的影响以及自适应切换阈值的变化。
[0004]因此在自由空间激光通信的自适应编码调制系统中，需要在考虑信噪比的同时还需要考虑湍流强度的影响，在不同的湍流强度下进行自适应编码调制的切换阈值分析。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种自由空间光通信中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制技术，旨在解决目前固定阈值自适应编码调制技术的不足，主要是在高斯信道固定自适应阈值切换的基础上引入湍流强度维度的分析，在对信道状态估计后，从信噪比和湍流角度双重角度进行自适应切换阈值的判定，实现阈值的动态选取，使各模式的信噪比阈值与信道状态进行自动地适配。
[0007](二)技术方案
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：
[0009]一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应调制编码方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一，根据编码码长、调制阶数进行组合，预先设置自适应编码调制算法的所有传输模式；
[0011]步骤二，仿真并确定各个传输模式在不同湍流强度下的信噪比阈值，并按照阈值大小进行排序；
[0012]步骤三，通信系统初始化，设置默认传输模式，并对信道状态进行估计；
[0013]步骤四，根据信道实时的湍流强度变化进行动态阈值调整；
[0014]步骤五，根据信噪比估值进行传输模式的判决和参数更新；
[0015]步骤六，通过链路反馈参数给发送端，重新编码和调制发送信息。
[0016]进一步地，自适应编码调制算法的传输模式选择范围方法包括：
[0017]设置N种编码调制传输模式，定义为MCS1,MCS2,
…
MCS
N
；每一种编码调制传输模式MCS
n
对应一组参数{LDPC码码率R
n
，PPM调制阶数M
n
}，n＝1,2,
…
，N；对于编码调制传输模式MCS
n
，n＝1,2,
…
N，设置信噪比阈值并将编码调制传输模式按照信噪比阈值从小到大进行排列。
[0018]进一步地，通信系统初始化默认设置的方法包括：
[0019]系统运行时采用的编码调制传输模式记为MCS
u
，u∈{1,2,
…
,N}，系统开启时，默认设置u＝1，此时采取信噪比阈值最低的传输模式MCS1进行通信传输。
[0020]进一步地，接收端对信道状态的估计方法包括；
[0021]根据接收信号的连续采样对信道信噪比进行估计，估计结果为R
SNR(est)
；根据接收信号的连续采样对信道湍流强度进行估计，估计结果为估计方法为：计算出信号的一阶矩m1和二阶矩m2，其中i
k
为信号强度，N为采样点，采用矩量法进行估计，湍流强度估值为：
[0022]进一步地，传输模式的判决和更新方法包括：
[0023]根据湍流强度估计值找到对应湍流强度下信噪比阈值区间，以信噪比估计值的结果R
SNR(est)
进行传输模式判决，更新编码调制传输模式序号u，对编码调制传输模式进行调整：
[0024][0025]进一步地，链路反馈和重新发送方法包括：
[0026]将判决后得到的编码调制传输模式编号u通过反馈链路传回发送端；根据收到的编号u选取自适应算法中对应的参数改变LDPC的码率和PPM调制的阶数，重新编码和调制进行数据的发送。
[0027](三)有益效果
[0028]与现有技术相比，本专利技术提供了一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方法，根据信道湍流强度的实时变化，在通信过程中对各编码调制模式的信噪比阈值进行动态调整，具有以下有益效果：
[0029]第一，本专利技术方法可以使各模式的信噪比阈值自适应地根据当前信道湍流强度情况进行动态调整，确定不同湍流强度下各个传输模式不同的信噪比切换阈值，保证自适应模式切换的正确性和稳健性；
[0030]第二，本专利技术方法使用IEEE802.16e标准中的LDPC编码，采用循环移位的过程进行编码，译码算法采用BP译码算法，结合PPM调制，更加适合高功率激光通信，对于信道变化的
响应时间较短；
[0031]第三，本专利技术方法采用LDPC编码和PPM调制组合来进行自适应编码调制，主要是对于自适应过程算法的判定，无需对现有通信系统进行修改，便于在不同场景下进行推广和移植；
[0032]第四，本专利技术方法无需进行跨层信息交互，实现简便，处理时延较小。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是LDPC
‑
PPM自适应编码调制方法流程图；
[0035]图2是湍流强度和误码率R
ber
之间关系仿真图；
[0036]图3是不同湍流强度下同一种传输模式信噪比和误码率关系曲线；
[0037]图4是阈值与传输模式关系对应示意图；
[0038]图5是模式的判决流程图；
[0039]图6是实施的实例中编码调制方式参数图；
[0040]图7是湍流强度为0时3种传输模式误码率随信噪比变化曲线；
[0041]图8是湍流强度为0.1时3种传输模式误码率随信噪比变化曲线；
[0042]图9是湍流强度为0.2时3种传输模式误码率随信噪比变化曲线；
[0043]图10是湍流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据编码码长、调制阶数进行组合，预先设置自适应编码调制算法的所有传输模式；步骤二，仿真并确定各个传输模式在不同湍流强度下的信噪比阈值，并按照阈值大小进行排序；步骤三，通信系统初始化，设置默认传输模式，并对信道状态进行估计；步骤四，根据信道实时的湍流强度变化进行动态阈值调整；步骤五，根据信噪比估值进行传输模式的判决和参数更新；步骤六，通过链路反馈参数给发送端，重新编码和调制发送信息。2.根据权利要求1所述的一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方法，其特征在于，自适应编码调制算法的传输模式选择范围方法包括：设置N种编码调制传输模式，定义为MCS1,MCS2,
…
MCS
N
；每一种编码调制传输模式MCS
n
对应一组参数{LDPC码码率R
n
，PPM调制阶数M
n
}，n＝1,2,
…
，N；对于编码调制传输模式MCS
n
，n＝1,2,
…
N，设置信噪比阈值并将编码调制传输模式按照信噪比阈值从小到大进行排列。3.根据权利要求1所述的一种FSO系统中基于LDPC
‑
PPM的自适应编码调制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昱佑，刘智，姚海峰，蒋青芳，王宏利，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：