四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法与流程

技术特征：

1.一种四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法，其特征在于该方法包括：

(1)根据设置的四色可见光通信系统的信道模型和初始设计信噪比计算得到四色信道的初始极化参数；

(2)根据初始极化参数采用极化网络进行信道极化，得到N个极化信道的极化设计参数，N为设定的极化码的码长；

(3)参照极化设计参数对N个极化信道进行可靠度排序，并按照排序形成极化码的编码向量，再根据编码向量计算得到极化码。

2.根据权利要求1所述的四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法，其特征在于：该方法还包括：

(4)改变初始设计信噪比，重复进行步骤(1)(2)(3)，得到不同初始设计信噪比下的极化码；再通过编译码仿真比较不同初始设计信噪比下的极化码在四色可见光系统中的误码率性能，选择性能最好的一种作为最终的极化码。

3.根据权利要求1或2所述的四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法，其特征在于：步骤(1)具体包括：

(1-1)设置四色可见光通信系统的RGBA四色信道模型为y＝Hs+n，其中，y表示接收信号，s表示发送信号，n表示噪声，H表示四色信道的信道冲击响应，且

$H=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{RR}& h_{RG}& h_{RB}& h_{RA}\\ h_{GR}& h_{GG}& h_{GB}& h_{GA}\\ h_{BR}& h_{BG}& h_{BB}& h_{BA}\\ h_{AR}& h_{AG}& h_{AB}& h_{AA}\end{array}\right]$

式中，h_ij表示j色发送端到i色接收端的信道增益，i,j＝R,G,B,A；

(1-2)根据信道冲击响应H计算得到平均功率P，其中，

(1-3)根据平均功率P和设置的初始设计信噪比为SNR₀计算得到噪声n的方差σ²，其中，

(1-4)根据信道冲击响应H和方差σ²分别计算得到RGBA四色信道的信噪比SNR_i为：

(1-5)根据AWGN信道的OOK调制的未编码性能，找到对应信噪比SNR_i下的误码率Pe_i作为四路信道的初始极化参数Z(W_i)，其中，Z(W_i)＝Pe_i,i＝R,G,B,A。

4.根据权利要求3所述的四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法，其特征在于：步骤(2)具体包括：

(2-1)对于给定的码长N，将极化分为log₂(N)个阶段，初始阶段将初始极化参数Z(W_R),Z(W_G),Z(W_B),Z(W_A)依次对N个信道的极化参数赋初值，即

$\begin{array}{c}\left(W_{1\left(1\right)}^{\left(N\right)}\right)=\[Z\left(W_1^{\left(1\right)}\right),Z\left(W_1^{\left(2\right)}\right),Z\left(W_1^{\left(3\right)}\right),Z\left(W_1^{\left(4\right)}\right),Z\left(W_1^{\left(5\right)}\right),...,Z\left(W_1^{\left(N\right)}\right)\]\\ =\[Z\left(W_R\right),Z\left(W_G\right),Z\left(W_B\right),Z\left(W_A\right),Z\left(W_R\right),Z\left(W_G\right),Z\left(W_B\right),Z\left(W_A\right),\mathrm{...}\]\end{array}$

式中，表示进行第log₂(2Δ)阶段极化前的第·个信道的极化参数，表示包含进行第log₂(2Δ)阶段极化前的第1到第N总共N个信道极化参数的向量；

(2-2)设置p＝1；

(2-3)在第log₂(2p)阶段，将极化分为p个部分，每一部分长度为N/p，极化单元跨度为N/(2p)，进行独立分离的极化单元递归计算，如下式：

$\left\{\begin{array}{c}Z\left(W_{2p}^{\left(q\right)}\right)=Z\left(W_p^{\left(q\right)}\right)+Z\left(W_p^{(\frac{N}{2p}+q)}\right)-Z\left(W_p^{\left(q\right)}\right)\×Z\left(W_p^{(\frac{N}{2p}+q)}\right)\\ Z\left(W_{2p}^{(\frac{N}{2p}+q)}\right)=Z\left(W_p^{\left(q\right)}\right)\×Z\left(W_p^{(\frac{N}{2p}+q)}\right)\end{array}\right.$

式中，

(2-4)令p＝2p，并返回至(2-3)进行迭代，直至2p＝N终止递归，得到四色可见光通信系统的极化设计参数向量

5.根据权利要求4所述的四色可见光通信系统中的极化码优化设计方法，其特征在于：步骤(3)具体包括：

(3-1)参照极化设计参数对N个极化信道进行可靠度排序，其中，极化设计参数越大，可靠度越低；

(3-2)按照排序，选择其中K个最小的极化设计参数对应的信道作为信息位放置待编码的信息比特，其他信道作为冻结位放置全零比特，生成编码向量u；

(3-3)编码向量u与极化码生成矩阵G相乘得到极化码x，其中，极化码生成矩阵表示克罗内克积。