專(zhuān)利名稱(chēng)：基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率的無(wú)線光通信脈沖位置調(diào)制檢測(cè)和解調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線光通信數(shù)字脈沖調(diào)制系統(tǒng)中脈沖位置調(diào)制的檢測(cè)和解調(diào)方法，尤其是關(guān)于脈沖位置調(diào)制下接收比特的似然度度量計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
目前無(wú)線光通信普遍采用強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)系統(tǒng)，其調(diào)制方式主要有模擬調(diào)制和數(shù)字脈沖調(diào)制方式，其中數(shù)字脈沖調(diào)制方式是將數(shù)字序列調(diào)制為光脈沖序列，并對(duì)應(yīng)地在接收端通過(guò)光脈沖檢測(cè)恢復(fù)發(fā)送序列。脈沖位置調(diào)制(PPM)是一種利用光脈沖的相對(duì)位置來(lái)傳輸信息的調(diào)制方式，具體來(lái)說(shuō)，它對(duì)二進(jìn)制信息比特以組為單位進(jìn)行調(diào)制，每組具有 M個(gè)相同的比特?cái)?shù)，每組二進(jìn)制信息比特對(duì)應(yīng)2M個(gè)時(shí)隙，這2"個(gè)時(shí)隙中只有一個(gè)時(shí)隙發(fā)送光脈沖，其余時(shí)隙不發(fā)送光脈沖，利用脈沖時(shí)隙在2"個(gè)時(shí)隙中的不同位置傳輸信息。每組的比特?cái)?shù)M稱(chēng)為調(diào)制階數(shù)，每組二進(jìn)制信息比特所對(duì)應(yīng)的2M個(gè)時(shí)隙稱(chēng)為一個(gè)PPM符號(hào)。PPM調(diào)制的符號(hào)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一個(gè)PPM符號(hào)內(nèi)只有一個(gè)光脈沖時(shí)隙。在接收端，通過(guò)檢測(cè)光脈沖所在時(shí)隙位置即可進(jìn)行解調(diào)。目前，PPM的檢測(cè)和解調(diào)都是按先檢測(cè)后解調(diào)的順序分開(kāi)進(jìn)行的，即先檢測(cè)出PPM 符號(hào)中光脈沖所在的時(shí)隙位置，然后再進(jìn)行解調(diào)。其中，光脈沖位置檢測(cè)方式有閾值法和極大值法兩種，而解調(diào)方法則是根據(jù)光脈沖位置信息與二進(jìn)制信息比特分組間的對(duì)應(yīng)規(guī)則進(jìn)行解調(diào)。在光脈沖位置的檢測(cè)中，閾值法的具體實(shí)施是預(yù)設(shè)一個(gè)門(mén)限值(閾值)，對(duì)PPM符號(hào)中各接收時(shí)隙的光電轉(zhuǎn)換電流進(jìn)行門(mén)限判決，高于該門(mén)限值判為“1”，低于門(mén)限值判為 “0”，判決的“1”所在位置即為光脈沖位置。這種檢測(cè)方式的優(yōu)勢(shì)主要是工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可直接利用光纖通信中廣泛使用的光電閾值探測(cè)組件構(gòu)建接收電路。但其劣勢(shì)也非常明顯， 即該檢測(cè)方式?jīng)]有同PPM符號(hào)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相結(jié)合，因此當(dāng)PPM符號(hào)內(nèi)的所有時(shí)隙光電流均低于門(mén)限值或有多個(gè)時(shí)隙光電流高于門(mén)限值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)PPM符號(hào)內(nèi)沒(méi)有“1”或有多個(gè)“1” 的檢測(cè)結(jié)果。無(wú)線光通信中，受大氣湍流影響，光脈沖在接收端形成強(qiáng)起伏的效果，采用閾值檢測(cè)方式更容易出現(xiàn)上述情況，從而引起較高的錯(cuò)誤率。在光脈沖位置的檢測(cè)中，極大值法則不預(yù)設(shè)門(mén)限值對(duì)光電轉(zhuǎn)換電流進(jìn)行判決，而是將各時(shí)隙的接收電流送入比較器中比較大小，并以電流最大值位置作為光脈沖所在位置。該方式實(shí)際上是基于極大似然準(zhǔn)則，在PPM符號(hào)內(nèi)搜索光脈沖最可能所在的位置，因此它能夠克服閾值法的不足，獲得更好的檢測(cè)結(jié)果。由于上述兩種檢測(cè)方式與解調(diào)過(guò)程均是分開(kāi)進(jìn)行的，因此當(dāng)光脈沖位置檢測(cè)完成后，解調(diào)的結(jié)果就已確定，而一旦光脈沖位置檢測(cè)出錯(cuò)，解調(diào)結(jié)果也將是錯(cuò)誤的。PPM信號(hào)在信道中傳輸，由于大氣湍流和接收機(jī)噪聲的影響，必然會(huì)造成接收比特錯(cuò)誤，通過(guò)糾錯(cuò)編碼加以糾正是一種有效的措施。但當(dāng)系統(tǒng)引入糾錯(cuò)編碼并采用軟迭代譯碼時(shí)，要求送入譯碼器的是檢測(cè)解調(diào)后比特的似然度信息，而這是目前上述PPM檢測(cè)和解調(diào)方法無(wú)法提供的。因此現(xiàn)有的PPM檢測(cè)和解調(diào)方法與糾錯(cuò)編碼結(jié)合使用，將無(wú)法發(fā)揮軟迭代譯碼的性能優(yōu)勢(shì)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是充分考慮PPM符號(hào)結(jié)構(gòu)方式及傳輸特點(diǎn)，基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率原理發(fā)明一種方法，實(shí)現(xiàn)PPM有效檢測(cè)和解調(diào)。同時(shí)得到接收比特的似然度度量用于軟迭代譯碼，可有效提高系統(tǒng)的差錯(cuò)性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種PPM檢測(cè)和解調(diào)方法。該方法在步驟上，不再按 “先檢測(cè)再解調(diào)”的常規(guī)順序分步進(jìn)行，而是將檢測(cè)和解調(diào)合二為一；在檢測(cè)和解調(diào)機(jī)理上， 從引起最小錯(cuò)誤概率的后驗(yàn)估計(jì)上進(jìn)行考慮，根據(jù)PPM的調(diào)制規(guī)則，將PPM所有時(shí)隙位置劃分為調(diào)制位置集合的形式，結(jié)合信道參數(shù)及時(shí)隙電流矢量進(jìn)行后驗(yàn)概率計(jì)算，得到接收比特的似然度度量，通過(guò)對(duì)似然度度量進(jìn)行二進(jìn)制判決估計(jì)，得到接收比特。當(dāng)系統(tǒng)引入糾錯(cuò)編碼并采用軟迭代譯碼時(shí)，不對(duì)接收比特的似然度度量進(jìn)行判決估計(jì)，直接將似然度度量值送入譯碼器中進(jìn)行譯碼，如

圖1所示。本發(fā)明具體通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)達(dá)到①PPM時(shí)隙位置的集合劃分。對(duì)于采用M階PPM調(diào)制的信息比特組(di; . . , dM)， 將Cl1 = 0時(shí)，PPM符號(hào)內(nèi)能出現(xiàn)光脈沖的2s1-1個(gè)時(shí)隙的位置的集合標(biāo)記為子集C〗，其下標(biāo)表示該子集對(duì)應(yīng)信息比特組的第一個(gè)比特，上標(biāo)表示Cl1為“0”的情況，將Cl1 = 1時(shí)能出現(xiàn)光脈沖的剩余2s"個(gè)時(shí)隙的位置集合標(biāo)記為子集C11，則{C〗，C11)構(gòu)成了關(guān)于PPM所有時(shí)隙的位置的一個(gè)完整集合，在此我們稱(chēng)之為調(diào)制位置集合，它所包含的兩個(gè)子集C11和C〗互為補(bǔ)集且元素個(gè)數(shù)相同。依次選取信息比特組中的屯，i e {1，...，Μ}，并按同樣方法進(jìn)行劃分，
可分別得到M個(gè)調(diào)制位置集合, 1丨,并將結(jié)果預(yù)先進(jìn)行存儲(chǔ)。②接收比特的后驗(yàn)概率計(jì)算。M階調(diào)制的PPM符號(hào)共有2Μ個(gè)時(shí)隙，光電轉(zhuǎn)換后，這 2"個(gè)時(shí)隙均會(huì)產(chǎn)生接收電流，表示為矢量形式R = (Y^v)。對(duì)于第i個(gè)接收比特^估計(jì)為ι或ο的后驗(yàn)概率，利用存儲(chǔ)的調(diào)制位置集合{ }，根據(jù)式⑴⑵對(duì)矢量(ν2，.··,ν) 進(jìn)行運(yùn)算即可獲得，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率的脈沖位置調(diào)制(PPM)檢測(cè)和解調(diào)方法，是關(guān)于PPM的檢測(cè)和解調(diào)方法，其特征是根據(jù)信息比特組到PPM時(shí)隙位置的調(diào)制規(guī)則進(jìn)行調(diào)制位置集合劃分，依照調(diào)制位置集合劃分以及各時(shí)隙實(shí)際接收電流計(jì)算接收比特的后驗(yàn)概率，由后驗(yàn)概率得到接收比特的似然度度量，當(dāng)系統(tǒng)未采用軟迭代糾錯(cuò)編碼時(shí)，對(duì)接收比特似然度度量進(jìn)行二進(jìn)制判決估計(jì)得到接收比特，當(dāng)系統(tǒng)采用軟迭代糾錯(cuò)編碼時(shí)，則直接輸出似然度度量到軟迭代譯碼器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率的脈沖位置調(diào)制(PPM)檢測(cè)和解調(diào)方法，其特征是，所述的調(diào)制位置集合劃分方法為對(duì)未調(diào)制的信息分組(d” ...，dM)，其第 i個(gè)比特Cli為“0”時(shí)，PPM符號(hào)內(nèi)能出現(xiàn)光脈沖的2M_i個(gè)時(shí)隙的位置的集合標(biāo)記為子集Cf， 對(duì)于Cli為“1”時(shí)，能出現(xiàn)光脈沖的剩余2M—1個(gè)時(shí)隙的位置集合標(biāo)記為子集C11，調(diào)制位置集合C,1}構(gòu)成了 PPM符號(hào)所有時(shí)隙位置的集合，它所包含的兩個(gè)子集。和匸纟互為補(bǔ)集且元素個(gè)數(shù)相同，每個(gè)Cli均對(duì)應(yīng)一種調(diào)制位置集合劃分，M階調(diào)制生成M個(gè)調(diào)制位置集合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率的脈沖位置調(diào)制(PPM)檢測(cè)和解調(diào)方法，其特征是，所述的接收比特的后驗(yàn)概率計(jì)算方法為對(duì)第i個(gè)接收比特^，依照其對(duì)應(yīng)的調(diào)制位置集合C,1}，將PPM符號(hào)內(nèi)各時(shí)隙的接收電流值r2, ...，b代入j 廠 2mJ 廠擬,=1/R)=Π禾口巧(孑=0/R)=Π i)]兩式JeClσ\crOjeCfσ\ s^ j,s=\σ0中，計(jì)算i判為“1” “0”的后驗(yàn)概率，其中I和O i為有光脈沖時(shí)隙的接收電流均值和標(biāo)準(zhǔn)c0C 1 -Z差，σ ^為無(wú)光脈沖時(shí)隙上的噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，β(χ)= ^e 2辦。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于最小后驗(yàn)差錯(cuò)概率的無(wú)線光通信PPM(脈沖位置調(diào)制)檢測(cè)和解調(diào)方法，通過(guò)調(diào)制位置集合劃分、接收比特后驗(yàn)概率計(jì)算、似然度度量計(jì)算和二進(jìn)制判決估計(jì)步驟實(shí)現(xiàn)PPM的檢測(cè)和解調(diào)。在未采用糾錯(cuò)編碼的無(wú)線光通信系統(tǒng)中，該方法相比閾值檢測(cè)和解調(diào)方法更為有效，與極大值檢測(cè)和解調(diào)方法性能相當(dāng)；在采用軟迭代糾錯(cuò)編碼的系統(tǒng)中，該方法得到的比特似然度度量用于迭代譯碼，優(yōu)于極大值檢測(cè)解調(diào)方法和閾值檢測(cè)解調(diào)方法與軟迭代糾錯(cuò)編碼結(jié)合的情況，有效提高了大氣無(wú)線光通信系統(tǒng)差錯(cuò)性能。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102215089SQ20111014984
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉敏, 孫曉明, 徐建武, 王紅星, 胡昊 申請(qǐng)人:王紅星