引用本文:

任发韬,曹阳,彭小峰,等:空间光通信中系统Raptor码的优化迭代译码算法[J]. 光通信技术,2019,43(1):10-14.

空间光通信中系统Raptor码的优化迭代译码算法

任发韬,曹 阳*,彭小峰,陈 果,李小红

(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:为降低自由空间光通信(FSO)中系统Raptor码的译码延时和误码率,提出一种优化的迭代译码算法(EIDA)。通过重新构造系统Raptor码的Tanner图,将LDPC码与LT码进行组合迭代译码以提高译码速度和可靠性;建立Gamma-Gamma信道模型,分别对优化算法和传统算法进行仿真。仿真结果表明:优化算法在相同条件下能够改善FSO系统的译码延时和误码率。

关键词:自由空间光通信;系统Raptor码;译码算法;误码率;译码时间

中图分类号:TN929.1 文献标志码:文章编号:1002-5561(2019)01-0010-05

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.01.003

0 引言
       自由空间光通信(FSO)具有带宽高、功率损耗低以及保密性好等优点,已受到广泛关注[1]。但FSO链路易受大气湍流影响,导致接收功率衰减、光强随机起伏,严重影响了FSO的系统性能。
利用前向纠错码(FEC)能够极大地改善FSO的误码率。喷泉(LT)码是由MichaeLuby和John Byers等人于1998年提出的一种无码率纠删码,它的无码率特性使其不需确知信道状态信息就能自动消除干扰的影响,能够动态适配信道变化且接近信道容量[2]。Raptor码是LT码的扩展,它由低密度奇偶校验(LDPC)码与LT码级联构成,能够实现线性时间译码。Riccardo Pernice等人通过模拟实验证实了Raptor码能够有效消除由大气湍流引起的误码,提高系统性能[3];Vasic B等人研究了Raptor码在时间相关FSO信道下的性能,表明Raptor码可以在各种传输速率和湍流条件下获得优异的性能[4];Min Lu等人证实了Raptor码能够在不同湍流环境下最大化信道利用率[5]。为了提高Raptor码在无线通信系统中的译码性能,Venkiah A等人提出了利用Raptor码组成码(LDPC码、LT码)软信息的联合迭代译码算法(Joint Iterative Decoding Algorithm, JIDA)[6]。当采用JIDA译码时,由于系统Raptor码能够直接从信道获取初始迭代值而具有一定优势[7]。但是,系统Raptor码的JIDA存在高译码延时、高误码率的缺点,不能满足FSO高质量的通信要求。
        针对此问题,本文首先介绍Gamma-Gamma信道模型;然后重新构造系统Raptor码的Tanner图;在此基础上,提出一种优化的迭代译码算法(Enhanced Iterative Decoding Algorithm, EIDA);最后,对EIDA和JIDA的译码性能进行仿真分析。

4 结束语
        本文针对系统Raptor码的JIDA应用于FSO时存在高译码延时、高误码率的问题,重新构造系统Raptor码的Tanner图,提出了一种基于修正Tanner图的EIDA来降低系统误码率、减少译码时间。在不同湍流环境下比较两种算法的性能。仿真结果表明:在相同条件下,与JIDA译码算法相比,EIDA能够改善系统误码率,且在高信噪比区域,该算法能够获得数量级意义上的性能提升;EIDA译码所需的迭代次数要少于JIDA,从而降低译码时延;EIDA能够在更低的译码开销下获得与JIDA相同的性能。因此,相较于JIDA,EIDA能够在更低的译码开销下,有效改善FSO系统的误码率和通信时延。