[发明专利]一种基于可见光通信的有限状态机编译码方法

说明书

本发明公开了一种基于可见光通信的有限状态机编译码方法，具体步骤为：基于常规卷积码的网格结构，依据可见光通信DC平衡的要求，选取DC平衡的FSM图；主要针对2比特输入与4比特输出的FSM码进行设计，并分析1/2码率FSM码最小码距和状态数的特点；给出不同最小码距和状态数条件下，对应的可能FSM图和状态路径图；依据常规卷积码以最小码距作为误码率性能的评价方法，对比传统RLL码，定性分析FSM码的误码率性能；依据常规BCJR算法译码，给出改进BCJR算法中前向递推度量、后向递推度量及状态转移度量的表达式。此种方法通过拆分状态的方式进行FSM码设计，提高可见光信号的传输可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于可见光通信的有限状态机(FSM)编译码方法，具体涉及一种在短距离可见光通信场景中可见光信号的编译码方法。

背景技术

可见光通信(VLC)因其在能效与短距离无线通信等方面的显著优势而备受关注，其基本原理：发端采用发光二极管(LED)发送信息数据，信号经光信道传输后到达接收端，收端采用光电二极管(PD)检测器对光信号进行直接检测。然而，值得注意的是：在VLC通信中，为了同时满足照明与通信要求，需要考虑调光率与闪烁两个重要问题。因此，为了解决上述问题，进而实现信息传输的高效与可靠，基于开关键控(OOK)调制的有限状态机(FSM)编译码方法已成为VLC技术中的重要研究内容。

在VLC通信中，FSM码可以限制发送序列中连续的0和1的数量，使得灯光闪烁满足最大闪烁时间(MFTP)小于5ms，使人眼觉察不到灯光强度的变换；同时可以通过改变状态数和最小码距的方式来增加增益，提高编码的纠错能力。因此，选择合适的FSM图，设计相应的算法，从而得到具有良好直流(DC)平衡和高增益可靠的可见光编码成为了VLC技术中研究的重点内容。

因此，需要设计一种可以抑制闪烁能量、具有良好DC平衡、稳定可靠的VLC编译码方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于可见光通信的有限状态机编译码方法，该方法具有良好DC平衡、避免LED闪烁、高效可靠的特点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于可见光通信的有限状态机编译码方法，包括如下步骤：

步骤1，基于常规卷积码的网格结构，选取直流平衡的FSM图；

步骤2，当输入序列(μ_i,v_i)为2比特，输出FSM码为4比特时，基于步骤1的FSM图，选取V_-1和V₊₁状态、V_-2和V₊₂状态，则V_-1和V₊₁状态得到4比特输出FSM码的最小码距为2，V_-2和V₊₂状态得到4比特输出FSM码的最小码距为4；

步骤3，基于步骤2选取的状态，构建4比特输出FSM码的FSM图，通过分割子状态和删除多余码字，得到最小码距为2且状态数分别为2、4时，对应的FSM图及FSM码，以及最小码距为4且状态数分别为2、4时，对应的FSM图及FSM码；

步骤4，基于步骤3得到的FSM码，对其加入高斯白噪声后，通过BCJR算法进行译码，得到BCJR算法中前向递推度量、后向递推度量及状态转移度量的表达式；

步骤5，基于步骤4得到的表达式，译码输出μ_i、v_i各自的对数似然比值。

作为本发明的一种优选方案，步骤3所述的具体过程如下：