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基于LDPC码的可见光通信方法
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申请号:201510582665.2 申请日:2015-09-14
摘要:基于LDPC码的可见光通信方法,涉及一种通信方法,尤其涉及一种可见光通信方法。为了解决现有的基于LDPC码可见光通信方法存在的计算量过大以及误码性能较差的问题,本发明首先建立可见光通信系统模型;然后构造索引矩阵G,以G中元素值作为校验矩阵H中子矩阵的循环位数,构造校验矩阵H;根据校验等式H·cT=0得到码字向量方程组,确定校验向量p,实现快速编码;预先设定一个高斯信道下信息的先验概率ln,然后计算全部信息节点的后验概率LQn,当LQn> 0时,该信息位判决为,否则;最终完成LDPC码的译码。本发明适用通信领域。
申请人: 哈尔滨工业大学
地址: 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
发明(设计)人: 陈一硕 苏雁泳 薛栋 董超
主分类号: H04B10/116(2013.01)I
分类号: H04B10/116(2013.01)I H03M13/11(2006.01)I
  • 法律状态
2017-11-07  授权
2016-02-24  实质审查的生效IPC(主分类):H04B 10/116申请日:20150914
2016-01-27  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  基于LDPC码的可见光通信方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1、建立可见光通信系统模型:<mrow><mi>Y</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>T</mi><mi>X</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>&CircleTimes;</mo><mi>h</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>式中,t表示时间,Y(t)为接收信号的幅度值,T为光电转换系数,X(t)为发送信号的光功率,h(t)为可见光信道的冲击响应,N(t)为加性高斯白噪声;步骤2、编码:步骤2.1、首先构造索引矩阵G,设索引矩阵G的维数为k×l,元素来自GF(M)域,索引矩阵G的第(α,β)个元素Gα,β=aβbα,0≤α≤k,0≤β≤l,a,b均为素数,索引矩阵G可表示为:<mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><mfenced open="[" close="]"><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd><mtd><mi>a</mi></mtd><mtd><mn>...</mn></mtd><mtd><msup><mi>a</mi><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>b</mi></mtd><mtd><mrow><mi>a</mi><mi>b</mi></mrow></mtd><mtd><mn>...</mn></mtd><mtd><mrow><msup><mi>a</mi><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><mi>b</mi></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd><mtd><mo>.</mo></mtd><mtd><mrow></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><msup><mi>b</mi><mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></mtd><mtd><mrow><msup><mi>ab</mi><mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></mrow></mtd><mtd><mn>...</mn></mtd><mtd><mrow><msup><mi>a</mi><mrow><mi>l</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msup><mi>b</mi><mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>然后以G中元素值作为校验矩阵H中子矩阵的循环位数,构造校验矩阵H,设单位阵I和零矩阵的维数为q,H的维数为kq×lq,令M=kq,N=lq,l'=l?k=(N?M)/q;Ia表示把单位阵I右循环移位a位,Ib表示把单位阵I右循环移位b位,以此类推I(·)表示把单位阵I右循环移位(·)位;步骤2.2、QC?LDPC快速编码:设信息向量为s=[s1?s2?...?sK],校验向量为p=[p1?p2?...?pM],编码后的码字向量为c=[s?p],其长度为N=K+M;根据校验等式H·cT=0得到码字向量方程组,求得p1T;由递归得到p2T,p3T,直到pMT;得到pi后,校验向量p就能够确定,实现快速编码;步骤3、译码:步骤3.1、初始化:预先设定一个高斯信道下信息的先验概率为:<mrow><msub><mi>l</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mi>l</mi><mi>o</mi><mi>g</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>P</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>x</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mn>1</mn><mo>|</mo><mi>y</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>y</mi><mi>n</mi></msub></mrow><msup><mi>&sigma;</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中,σ2为加性高斯白噪声方差;x指信道的输入,即信源,xn为信源输出的第n个比特;y指信道的输出,即信宿,yn为信宿接受到的第n个比特;步骤3.2、校验节点的更新公式如公式(5)所示:n在更新公式中记为信息节点n,<mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>m</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><munder><mo>&Pi;</mo><mrow><msup><mi>n</mi><mo>&prime;</mo></msup><mo>&Element;</mo><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><mo>\</mo><mi>n</mi></mrow></munder><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>g</mi><mi>n</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><msup><mi>n</mi><mo>&prime;</mo></msup><mi>m</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow><munder><mrow><mi>m</mi><mi>i</mi><mi>n</mi></mrow><mrow><msup><mi>n</mi><mo>&prime;</mo></msup><mo>&Element;</mo><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><mo>\</mo><mi>n</mi></mrow></munder><mo>|</mo><msub><mi>Z</mi><mrow><msup><mi>n</mi><mo>&prime;</mo></msup><mi>m</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中,Lmn为校验节点m传给信息节点n的消息;N(m)表示参与公式(5)的所有比特集合,N(m)\n表示除去第n个比特的集合,n′为集合N(m)\n中的一个比特,Zn′m表示从信息节点n′传给校验节点m的信息;步骤3.3、变量节点的处理和更新:从信息节点n传给校验节点m的消息Znm和信息节点n的后验概率LQn分别由式(6)和式(7)得到:<mrow><msub><mi>Z</mi><mrow><mi>n</mi><mi>m</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>&mu;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mo>&lsqb;</mo><msub><mi>l</mi><mi>n</mi></msub><mo>+</mo><munder><mo>&Sigma;</mo><mrow><msup><mi>m</mi><mo>&prime;</mo></msup><mo>&Element;</mo><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><mo>\</mo><mi>n</mi></mrow></munder><msub><mi>L</mi><mrow><msup><mi>m</mi><mo>&prime;</mo></msup><mi>n</mi></mrow></msub><mo>&rsqb;</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>LQ</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>l</mi><mi>n</mi></msub><mo>+</mo><munder><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>m</mi><mo>&Element;</mo><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></munder><msub><mi>L</mi><mrow><mi>m</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>其中,m′为N(m)\n集合中的一个比特,Ln′m表示校验节点n′传给信息节点m的消息,μ为乘性因子;步骤3.4、译码判决:计算全部信息节点的后验概率LQn,当LQn>0时,该信息位判决为否则最终完成LDPC码的译码。
公开号  105281835A
公开日  2016-01-27
专利代理机构  哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109
代理人  杨立超
颁证日  
优先权  
国际申请  
国际公布  
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