“日盲”紫外光通信系統(tǒng)編譯碼性能研究

摘 要：針對(duì)“日盲”紫外光通信信道的特殊性，采用當(dāng)前優(yōu)異的信道編碼技術(shù)Turbo碼進(jìn)行編碼，仿真分析了Turbo碼實(shí)現(xiàn)紫外光信息傳輸?shù)目尚行裕⒎治隽薚urbo碼Max-Log-MAP譯碼算法對(duì)譯碼性能的影響，為Turbo碼在紫外光通信系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：“日盲”紫外光； Turbo碼； Max-Log-MAP； Eb/N0

中圖分類號(hào)：TN929.1-34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2011)17-0001-03

Study on Turbo-code Performance of Solar-blind UV Communication System

XIAO Wen-lin， LI Xiao-yi， HOU Qian

(Chongqing Communication Institute， Chongqing 400035， China)

Abstract： The Turbo codes are adopted for encoding according to the particularity of \"solar-blind\" ultraviolet communication channel. The feasibility to realize UV information transmission with Turbo code is simulated and analyzed. The impacts of Max-Log-MAP decoding algorithms on the decoding performances are also analyzed. The theoretical basis is provided for the application of Turbo codes in UV communication system.

Keywords： solar-blind UV; Turbo code; Max-Log-MAP; Eb/N0

0 引 言

“日盲”紫外光通信是一種新型通信方式，它主要采用遠(yuǎn)紫外波段光波(200~280 nm)作為傳輸介質(zhì)， 利用大氣中的粒子、氣溶膠、 灰塵等微粒對(duì)“日盲”紫外光的散射進(jìn)行信息傳輸。紫外光通信自身的優(yōu)點(diǎn)包括：低竊聽率、系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、全方位性、可用于非視距通信、無需捕獲、對(duì)準(zhǔn)和跟蹤(APT )、全天候工作等等，因此，“日盲”紫外光通信具有較好的應(yīng)用前景。由于大氣粒子對(duì)較短波長(zhǎng)光的強(qiáng)烈散射，在傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤碼和突發(fā)誤碼，為了保證紫外光通信系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的誤碼率，尋找一種好的編碼方式，是紫外光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。

Turbo碼，又稱并行級(jí)聯(lián)卷積碼(Parallel Concatenated Conventional Code)，是在1993年由Berrou及Glavieux在ICC國(guó)際會(huì)議中提出的一種前向糾錯(cuò)編譯碼方案。Turbo碼的研究目前主要集中在傳統(tǒng)無線電通信領(lǐng)域中，在無線光通信領(lǐng)域的應(yīng)用尚不廣泛，尤其在紫外光通信系統(tǒng)中使用Turbo碼還沒有理論支持。本文試圖將Turbo碼引入紫外光通信系統(tǒng)進(jìn)行研究，希望能對(duì)Turbo碼在紫外光通信系統(tǒng)的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 Turbo編碼器結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的Turbo碼編碼結(jié)構(gòu)如圖1所示，即(37，21)碼，包括兩個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積編碼器，用于產(chǎn)生非系統(tǒng)碼(又稱校驗(yàn)碼)，還有一個(gè)交織器，用于改變?cè)夹畔⒎?hào)的順序，而后再送入第二個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積編碼器。

圖4所示的(37，21，65 536)碼在不同迭代次數(shù)時(shí)的譯碼性能中，當(dāng)?shù)螖?shù)超過18次時(shí)，該系統(tǒng)的譯碼性能基本上沒有改善。由圖4可知，當(dāng)Turbo碼進(jìn)行18次迭代譯碼時(shí)，在SNR為0.5~0.6 dB之間將可能達(dá)到其譯碼性能的極限。值得注意的是，在高信噪比時(shí)，盡管有很好的譯碼性能，但其誤比特率并沒有隨信噪比的增大而得到明顯的改善。在一定的信噪比時(shí)，誤比特率曲線幾乎接近水平了，所以誤比特性能隨信噪比的改善是非常有限的。

4 結(jié) 論

紫外光信道是典型的瑞利衰落信道，通過仿真可知，(37，21)碼具有很好的譯碼性能，按照香農(nóng)理論，無疑是交織的長(zhǎng)度和碼長(zhǎng)越長(zhǎng)，其性能越好，但其他的信

道編碼會(huì)隨碼長(zhǎng)的增加而使譯碼的復(fù)雜度不斷增加，

Turbo碼卻能克服這一缺點(diǎn)，因此，(37，21)碼適合于紫外光通信系統(tǒng)的信道編譯碼。如果通信對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是很高，就可以增加交織長(zhǎng)度，或者采用幀間交織，加大交織深度，譯碼的性能將會(huì)更好。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］HUFFMAN R E. Atmospheric Ultraviolet Remote Sensing［M］. Boston: Academic Press， 1992: 7-12.

［2］CHARLES B， HUGHES B， ERICKSON A. An ultraviolet laser based communication system for short range tactical applications ［J］. SPIE，1994， 2115: 79-86.

［3］BERROU C， GLAVIEUX A， HTITIMAJSHIMA P. Near Shannom limit error-correcting coding and decoding: Turbo-codes(1) [J]. IEEE， 1993(2): 1064-1070.

［4］張煒，李霽野.紫外光通信系統(tǒng)中的視頻傳輸研究［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2009，25(6):148-149.

［5］陳君洪，楊小麗.非視線“日盲”紫外通信的大氣因素研究［J］.激光雜志，2008，29(4):38-39.

［6］HAGENAUER J， HOEHER P. A Viterbi algorithm with soft-decision outputs and its applications [C]// Proc. of IEEE Global Telecommunications Conference. [S.l.]: IEEE， 1989: 1680-1686.

［7］MOON Todd K. Error correction coding: mathematical methods and algorithms [M/OL]. [2007-12-11]. http://www.ebookee.net.

［8］趙太飛，馮艷玲，柯熙政，等.“日盲”紫外光通信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍研究[J].光學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30(8):2229-2235.

作者簡(jiǎn)介：

肖文林 男，1982年出生，江西贛州人，在讀碩士研究生。主要研究方向?yàn)闊o線光通信。

李曉毅 男，1973年出生，四川榮昌人，博士，副教授。主要研究領(lǐng)域?yàn)橥ㄐ排c信息系統(tǒng)。

侯 倩 女，1984年出生，新疆烏魯木齊人，在讀碩士研究生。主要研究方向?yàn)樽贤夤獯髿鈧鬏斕匦院托诺滥Ｐ汀?/p>