引用本文:
文豪,曹阳,彭小峰,等. 大气弱湍流信道下松弛极化码译码方法[J]. 光通信技术,2021,45(2):36-40.
文 豪,曹 阳*,彭小峰,党宇超,李 岳
(重庆理工大学 电气与电子工程学院,重庆 400054)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对自由空间光通信中存在的大气湍流降低通信系统误码性能的问题,提出了基于松弛极化码的分段式极化码-循环冗余校验-串行抵消列表(PC-CRC-SCL)译码方法,并将其用于自由空间光通信系统中,在大气弱湍流强度下进行了仿真分析。仿真结果表明:与完全极化码的分段式CRC-SCL译码方法相比,在误码率为10-4时,基于松弛极化码的分段式PC-CRC-SCL译码方法获得0.3 dB的编码增益,且编译码的复杂度降低10%~20%,对自由空间光通信系统误码性能有明显的改善。
关键词:自由空间光通信;松弛极化码;串行抵消列表译码;奇偶校验码;循环冗余码
中图分类号:TN929.12 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)02-0036-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.02.009
0 引言
自由空间光通信技术是以激光为载波在自由空间传输数据的通信技术[1],因其具有高度的安全性、巨大的带宽、免许可证频谱和低部署成本等特点得到了广泛的应用[2-3]。由于大气湍流引起的温度和气压的不均匀性,使得接收信号的幅值和相位出现随机波动,从而导致光信号在传输中产生较高的误码率和中断概率,严重影响系统性能[4-5]。为了解决此问题, 文献[6]将极化码应用于自由空间光通信中。
2009年,极化码被Arikan首次提出,已被看作近年来最有前途的纠错码之一[7]。在数学理论中,这是唯一证明可达到香农极限的方法,因此众多学者致力研究极化码。2015年,Mostafa El-Khamy等人[8]提出通过放松信道极化来降低极化码编解码计算复杂度的方法,由此产生的码称为松弛极化码。2016年,郭海峰等人[9]提出完全极化码的多CRC-SCL译码方法,该方法使完全极化码的存储空间和译码时延降低了约50%。2017年,Mostafa El-Khamy等人[10]对文献[8]的松弛极化码译码方法做出改进,证明松弛极化码在循环冗余校验-串行抵消列表(CRC-SCL)方法下能获得1 dB的编码增益。因此,本文将松弛极化码推广到自由空间光通信场景中,并提出分段式极化码-循环冗余校验-串行抵消列表(PC-CRC-SCL)方法。
4 结束语
针对大气湍流引起自由空间光通信系统性能衰落的问题,本文提出了基于松弛极化码的分段式PC-CRC-SCL译码方法。仿真结果表明:基于松弛极化码的分段式PC-CRC-SCL译码方法的BER性能优于完全极化码的分段式CRC-SCL译码方法,并能降低编译码复杂度。在码长为1024、编码效率R=kn=0.5时,松弛极化码较完全极化码的编码增益、时间延迟削减率和编译码复杂度减少率分别为0.3 dB、60%~70%和10%~20%。同时,随着分段数的增加,其译码的复杂度逐渐降低、性能逐渐上升。因此,本文在合理分配计算资源的前提下,获取了更好的译码性能,为实际中的自由空间光通信系统性能衰落的问题提供了一种解决方法。