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孙晖,何晓垒. 自由空间光通信中一种低复杂度的极化码构造方法[J]. 光通信技术,2021,45(8):14-17.

自由空间光通信中一种低复杂度的极化码构造方法

孙 晖,何晓垒

(中国电子科技集团公司 第三十四研究所,广西 桂林 541004)

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摘要:针对目前在大气湍流信道中没有合适的极化码构造方法的问题,基于自由空间光通信系统,提出将高斯偏序应用于大气湍流信道的极化码序列构造中。描述了高斯偏序方法构造极化码的方法,在Matlab中使用蒙特卡洛仿真分析了σ■■=0.2的湍流信道下32条子信道的误码率情况和不同湍流强度下传输错误概率情况,并与高斯偏序方法构造的极化码序列进行对比。仿真结果表明:弱湍流信道下各子信道可靠性排序与使用高斯偏序方法构造的极化码序列基本一致,证明了自由空间光通信在弱湍流信道中可使用高斯偏序方法构造极化码序列。

关键词:自由空间光通信;极化码;序列构造;高斯偏序;可靠性

中图分类号:TN914 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)08-0014-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.08.003

0 引言
       自由空间光通信(FSO)是一种以激光为载体,在大气信道中进行点对点传输的自由空间通信技术。FSO结合了光纤通信和微波通信的优势,具有传输速率高、容量大和保密性好等优点[1-2],已成为"最后一公里"、自由空间数据回传和广播等应用场景中的一项热门研究技术[3-4]。在实际的大气激光通信链路中,激光束在大气信道中传输时很容易受到大气湍流和大气衰减效应的影响[5],其中大气湍流效应会使接收信号的幅度和相位产生随机波动,严重影响通信系统的可靠性[6]。
  极化码作为一种新型编码方案,是一种在二进制离散无记忆信道下使用串行抵消译码能实现无差错译码的纠错码。ARIKCAL E等人[7]在其开创性论文中提出以巴氏参数的方法递归构造极化码,但该方法仅适用于二进制擦除信道(BEC)。为了将极化码推广至连续输出对称信道中,MORI R等人[8]提出了用密度进化(DE)来构造极化码,该方法可用于不同信道,但复杂度过高,不适用于实际系统。2012年,TRIFONOV P等人[9]提出了高斯近似(GA)方法,即以一种近似的方法降低了计算复杂度,但极化码序列构造复杂度高的问题仍然存在于通信系统中。2016年,邵军虎等人[10]提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化码编码调制方案。2018年,FANG J等人[11]通过分析湍流信道的特征,以信道估计获得极化码在大气信道的状态信息,在极化码的性能和计算复杂度之间取得了良好的折衷,但这2种方案都未提出具体有效的构造方案。为有效利用极化码提高激光通信质量,并降低其在大气信道中序列构造的复杂度,本文提出在大气激光通信中运用高斯通用偏序(GUPO)方法构造极化码序列。

3 结束语
       本文采用极化码作为FSO系统的信道编码方式,提出将GUPO应用到FSO系统中,并在大气弱湍流信道下利用MC仿真不同信噪比下32条子信道的误码率曲线,得出各子信道的传输可靠性顺序,即在弱湍流下,32条子信道的可靠性排序与GUPO构造的极化码序列基本一致。之后改变湍流强度,对不同湍流强度的子信道传输错误概率进行仿真,仿真结果满足对数光强起伏方差=0.2时的极化码构造序列,证明GUPO方法构造极化码在弱湍流信道中是可行的。本文提出的极化码构造方法在改善FSO系统性能的基础上能降低一定复杂度,为FSO系统中的编码方法提供了一种参考。