[发明专利]基于LDPC码的可见光通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信方法，尤其涉及一种可见光通信方法。

背景技术

白光LED具有响应灵敏度高、调制性能好等优点，其能够作为发射器将信号信息调制到可见光上，因此可以被用于进行高速的数据通信，可见光通信正是在白光LED技术上发展起来的一种新型的无线接入技术。由于在可见光通信的过程中存在各种干扰，为了保证系统的可靠性，信道编码技术在可见光通信中的应用必不可少。

目前，在可见光通信系统中主要有LDPC码的对数域置信传播译码算法(LLR BP)及最小和译码算法

LDPC码的对数域置信传播算法译码算法误码性能较好，但其运算量过大，且乘法及除法次数较多，当码长很长时，计算量很大，因此这种算法对硬件要求较高，不利于硬件实现。

LDPC码的最小和译码算法仅有线性运算，运算量方面较经典的对数域BP译码算法而言得到了有效降低，有利于硬件实现，但其译码性能严重下降，不能满足对误码性能要求较高的通信系统使用。

发明内容

本发明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。

基于LDPC码的可见光通信方法，包括以下步骤：

步骤1、建立可见光通信系统模型：

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：

采用有限域乘法群的思想来构造不规则QC-LDPC码，即通过在校验矩阵中放置具有准双对角线结构的循环矩阵来构造，具体构造如下：

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(M阶有限域)，索引矩阵G的第(α,β)个元素G_α,β＝a^βb^α，0≤α≤k,0≤β≤l，a,b均为素数，索引矩阵G可表示为：

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；

I_a表示把单位阵I右循环移位a位，I_b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 ... s_K]，校验向量为p＝[p₁ p₂ ... p_M]，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·c^T＝0得到码字向量方程组，求得p₁^T；由递归得到p₂^T，p₃^T，直到p_M^T；

得到p_i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：

其中，σ²为加性高斯白噪声方差；x指信道的输入，即信源，x_n为信源输出的第n个比特；y指信道的输出，即信宿，y_n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，

其中，L_mn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，Z_n′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Z_nm和信息节点n的后验概率LQ_n分别由式(6)和式(7)得到：