[发明专利]空间光通信中基于HARQ抗衰落的传输方法及系统

说明书

本发明属于空间光通信抗衰落技术领域，特别涉及一种空间光通信中基于HARQ抗衰落的传输方法及系统，对发送端缓存器发出的数据进行帧分组，分组完成后进行PPM调制，并通过衰落信道进行传输；光子探测器对每帧信号光功率进行估计判断，如果实际光子数大于光子探测器的阈值则结合纠错码以及交织方式进行纠错，并向发送端缓存器发送ACK确认数据；否则向发送端缓存器发送NACK非确认信号，重传光子数低于阈值易出错的重传帧；本发明相比于传统HARQ方案和长交织结合LDPC纠错码方案，系统误码率降低，吞吐量更大，改善了系统的抗衰落性能。

技术领域

本发明属于空间光通信抗衰落技术领域，特别涉及一种空间光通信中基于 HARQ抗衰落的传输方法及系统。

背景技术

现有的抗衰落关键技术总共分为三类：一类是前向纠错码(FEC)，例如低 密度奇偶校验码(LDPC)、Turbo码、RS卷积码、喷泉码；另一类是自动请求 重传(ARQ)；还包括混合自动请求重传(HARQ)。

前向纠错码(FEC)：通过纠错码直接纠正传输过程中的错误码字，但是 FEC只适合短错误码纠错，对于大气湍流导致的突发连串的错误码字纠错能力 不足。所以一般采用交织方法将连串的错误码字分散开，然后再结合FEC进行 纠错。但是，如果连串的错误码字太多，交织之后可能纠错码仍然纠错能力不 足。

自动请求重传(ARQ)：该方法相比于FEC纠错能力更强，如果连串错误 码字太多，超出了前向纠错码的纠错能力，可以使用ARQ抗衰落的方法。该方 法一般译码后将信息码字通过校验码校验，例如CRC校验码，如果通过校验， 就向发送端发送ACK确认信号。反之，向发送端发送NACK非确认信号，通 知发送端重发当前译码出错的整个纠错帧。但是，如果信道环境较差导致错误 码字较多，导致频繁重传，不仅浪费信道资源，而且导致时延增大，纠错效果 差。

混合自动请求技术(HARQ):该方法同时结合纠错码和ARQ两者的优势组 成纠错能力更强，时延更小的HARQ方案。一般在重传方案中加入纠错码，译 码后通过校验码判断是否重传。现有的HARQ传输方案中，chase合并型和增量 冗余型(IR)型HARQ传输方案被广泛采用。但是，由于HARQ方案并没有针 对大气湍流造成的连串突发性错误中部分帧进行重传纠错处理，而是重传整个 纠错帧，造成整个HARQ系统的纠错效率变差，时延增大，而且对纠错帧中正 确帧的部分重传，将会造成信道资源的极大浪费。此外，在接收端每次将接受 到的数据译码之后通过某种方式加权合并再进行译码，充分的利用接收端的数 据包中有用信息。

发明内容

为了增强光通信系统的抗衰落能力，本发提出一种空间光通信中基于 HARQ抗衰落的传输方法，具体包括以下步骤：

S1、对发送端缓存器发出的数据进行帧分组，分组完成后进行PPM调制， 并通过衰落信道进行传输；

S2、光子探测器对每帧信号光功率进行估计判断，如果实际光子数大于光 子探测器的阈值则进行步骤S3，否则进行步骤S4；

S3、结合纠错码以及交织方式进行纠错，并向发送端缓存器发送ACK确认 数据；

S4、向发送端缓存器发送NACK非确认信号，重传光子数低于阈值易出错 的重传帧。

进一步的，对发送端缓存器发出的数据进行帧分组的过程包括：

以单位帧长的持续时间为基准对数据进行帧分组，单位帧长的持续时间表 示为：

T＝L1/(log₂N)×N×T1；

其中，T为单位帧长的持续时间；L1为数据经过LDPC编码之后得到的码 长；N为PPM调制阶数；T1为时隙时间。

进一步的，光强闪烁指数方差大于0.3时，光子探测器的阈值为静态阈值， 即采用固定的2光子/PPM符号。