[发明专利]一种适用于激光通信浮标的Turbo码编码FDAPPM方法

摘要

本发明公开了一种适用于激光通信浮标的Turbo码编码定长双幅度脉冲位置调制(Fixed dual amplitude pulse position modulation,FDAPPM)方法。无线光通信技术具有通信容量大；抗干扰性能强，保密性好；协议透明，无需专门申请频段；维护价格低廉，组网方便灵活等优点。因此，在声呐浮标与空中平台的通信系统中具有良好的应用情景。定长双幅度脉冲位置调制方法(FDAPPM)是传统脉冲位置调制(PPM)的一种改进方式，其兼备自符号同步和调制符号长度固定等优点。Turbo码编码FDAPPM方法结合FDAPPM调制和Turbo编码等技术，有效降低FDAPPM系统的差错性能。因此，Turbo码编码FDAPPM方法在实现浮标与空中平台间的实时、高速、安全保密通信中具有较高的应用价值。

主权项

一种适用于激光通信浮标的Turbo码编码FDAPPM方法，其特征在于步骤如下：步骤1：水听器接收信号经模/数转化为二进制形式的信源信号a，根据光Turbo码编码准则，将信源信号a进行信道编码形成信号序列b；步骤2：根据FDAPPM调制方法符号结构准则，将编码后的信号序列b进一步调制：首先将信号序列b分解成若干段符号，每段符号包含M个比特，每个符号的十进制值为v；定长双幅度脉冲位置调制FDAPPM采用两种脉冲，其幅度分别为A和δA，0<δ＜1；将一个二进制的M位数据组映射为2M‑1+3个时隙组成的时间段上的双脉冲信号：若v＜2M‑1，则FDAPPM映射中，每个符号的起始位置为“1”脉冲，在第v+3个时隙位置为另一个幅值为“δ”的脉冲；若v≥2M‑1，每个符号的起始位置为“δ”的脉冲，在第v‑2M‑1+3个时隙位置为“1”的脉冲；按照上述映射关系得到FDAPPM的调制后电信号表达式为：x(t)=Σk=1∞Acip(t-kTb)]]>式中，A＝(2M‑1+3)P/(1+δ)，P为平均发射功率，Tb＝M/(2M‑1+3)/Rb表示时隙宽度，Rb为传输速率；脉冲幅值ci∈{0,1,δ}；p(t)为矩形脉冲函数，k为调制后信号序列的索引号；步骤3：将FDAPPM的调制后电信号x(t)转化为光信号由光发射器发射出去，在接收端由光接收器将光信号转化为带噪声的电信号式中，R＝eη/hν为光电探测器的响应度，e，η，ν和h分别为量子电荷、探测器量子效率、接收信号的频率和布兰克常数；G为雪崩光电二极管APD的增益；I(t)为大气湍流衰减下，光脉冲受湍流扰动的随机过程，其分布函数为Γ(·)为Gamma函数，Kα‑β(·)为α‑β级第二类修正Bessel函数，α和β分别代表了大尺度和小尺度散射元的有效数目；n(t)为在接收电路上的热噪声和散弹噪声等效总和，可近似为零均值、方差为σ2的高斯白噪声；步骤4：对于调制级数为M的序列，MLSD解调时，首先计算2M组可能符号的序列似然值GRAck,k＝1,2,…,2M；当符号序列表示为则判定方式为其中表示2M级FDAPPM的调制符号，r对应为FDAPPM调制前的信息序列；步骤5：采用迭代MAP译码方法解调并恢复信源信号at：所述的迭代MAP译码方法具体步骤如下：步骤5a：初始化译码器1输入信息中“1”的先验概率等于译码器2输入信息中“1”的先验概率步骤5b：计算MAP译码器1的对数似然比输出：Λ1(at)=logΣl′,lat=1αt-1(l′)pt1(1)exp(-Σj=0n-1(rt,j-xt,j1(l))22σ2)·βt(l)Σl′,lat=0αt-1(l′)pt1(0)exp(-Σj=0n-1(rt,j-xt,j0(l))22σ2)·βt(l)]]>式中，at表示t时刻发射信号a的值，p(·)为概率函数，l',l表示t时刻到t+1时刻的状态，是对所有由at＝1或at＝0引起的at的状态转移进行的；令表示前向递推，表示后向递推，表示输入比特at＝i时后验概率的参考值；rt,j表示t时刻接收信号；n‑1为块编码中的校验个数，j表示块编码中校验数的检索号；步骤5c：计算译码器1输出信号的外部信息，作下一个译码步骤的先验信息：Λ1e(at)=Λ1(at)-logpt1(1)pt1(0)-2rt,0σ2]]>步骤5d：计算MAP译码器2的对数似然比输出：Λ2(at)=Λ1e(at)+logΣl′,lat=1αt-1(l′)exp(-(r~t,0-xt,01)2+Σj=1n-1(r~t,j-xt,j1(l))22σ2)·βt(l)Σl′,lat=1αt-1(l′)exp(-(r~t,0-xt,00)2Σj=1n-1(r~t,j-xt,j0(l))22σ2)·βt(l)]]>式中，表示rt,j经过交织器后的接收信号；步骤5e：计算MAP译码器2输出信号的外部信息，作下一个译码步骤的先验信息：Λ2e(at)=Λ2(at)-Λ1e(at)-2r~t,0σ2]]>步骤5f：将Λ2e(at)作为下一次迭代译码器1的先验信息，重复步骤5b‑5e进行迭代；对于第n次迭代n＝1,2,…,I，其中I表示迭代总次数；经过I次迭代后，将所得的的值与0相比可得到输入比特at的估计值at：at=1Λ(at)≥00else.]]>