无线光通信系统纠错编码研究进展

doi:10.11959/j.issn.2096-3750.2022.00276

Abstract

Abstract:

The channel environment of the optical wireless communication is complicated, susceptible to various natural phenomena such as rain, snow, and fog.The channel code is usually used to correct the error caused by the channel noise.Common channel codes are Reed-Solomon (RS) code, Turbo code, low density parity check (LDPC) code, polarization code and other types.The development of the error correction code was combed, the research progress of the error correction code for the optical wireless communication were summarized and the comparative analysis was made, which introduced the progress of Xi'an University of Technology in this field of theory and experimentation.RS code, Turbo code, LDPC code were comparable to the error correction characteristics in rain, snow and fog environments.Finally, the future possible research direction and challenges were pointed out, providing references for the future development and research in the relevant fields.

Key words: optical wireless communication, error correction coding, bit error rate

CLC Number:

TN929.1

Jingyuan LIANG, Mengru LI, Jiafan WANG, Xizheng KE. Research progress of error correction coding in optical wireless communication system[J]. Chinese Journal on Internet of Things, 2022, 6(3): 23-36.

Figures/Tables 23

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年份	人物	研究进展
1948年	Shannon	发表《通信的数学理论》
1950年	Hamming	纠正独立错误的线性分组码——汉明码
1954年	Reed、Muller	RM码
	Golay	Golay码
1955年	Elias	卷积码
1957年	Prange	循环码
1959年	Hocquenghem	BCH码
1960年	Reed、Solomon	RS码
1962年	Gallager	LDPC码
1993年	Berrou、Glavieux	Turbo码
2009年	Arikan	Polar码
2006年	李川	BCH-LDPC级联码，性能更优
2007年	康伟民	RS-BCH 级联码用来校正随机和突发的混合误码
2009年	张威	RS-Turbo级联码可以提高编码增益
2010年	袁建国	RS-BCH级联码提高了系统的纠错能力
2017年	Dong W	不规则QC-LDPC码构造进行研究

年份	人物	研究进展
1993年	Ohtsuki	RS码用于无线光通信系统
2003年	Josephm	Turbo码与无线光通信系统结合
2005年	Jaime	引入LDPC码抑制信道噪声
2008年	何小梅	Turbo码所需要的接收功率更低
2010年	Wen	喷泉码和二进制LDPC码级联性能更好
2011年	姜晓峰	交织RS码编码效率为1/2时具有最强抗干扰能力
2013年	Habif	将极化码与脉冲位置调制方式结合
2015年	Wu	极化码用于光通信系统
2019年	Iqbal	设计隐式凿孔极性编码调制系统
2019年	敖珺	使用Raptor10码组合FSO和射频信道
2019年	张晗	自适应码率极化码用于弱湍流信道
2021年	文豪	极化码用于自由空间光通信MIMO系统中PC-CRC-SCL译码方法用于自由空间光通信系统
2021年	鲁信金	不同信道中极化计算方法和编码参数对误码率的影响
2021年	Cao	基于动态调整LLR的LDPC码性能更佳
2021年	Sonali	分析和制定LDPC码的BP算法

	晴天	阴天	雨天
发送码元/个	10 240	12 288	13 824
解调误码数/个	122	12	147
译码误码数/个	12	0	18
解调误码率	0.011 9	0.000 097 7	0.010 6
译码误码率	0.002 34	0	0.002 61

时间	天气情况	能见度/m	纠错前误码率	纠错方式
时间	天气情况	能见度/m	纠错前误码率	LDPC	Turbo	RS(15,9)	RS(30,10)
2006年10月26日	大雾	200	3.41 ×10^-3	5.74 ×10^-5		55.10 ×10^-
2006年10月27日	大雾	200	3.35 ×10^-3	2.96 ×10^-5		2.72 ×10^-5
2007年12月8日	雨雾	150	7.3 ×10^-3		55.4 ×10^-		3.2 ×10^-5
2007年12月9日	大雾	200	2.6 ×10^-3	4.4 ×10^-5			67.6 ×10^-
2007年12月10日	大雾	400	1.3 ×10^-3			68.4 ×10^-	2.5 ×10^-6
2006年9月—2006年10月	晴天	15 000	≤10^{- 7}	<10^-9
	阴天	3 000	≤10^-6	<10^-9

时间	天气情况	降雨量/mm	纠错前误码率	纠错方式
时间	天气情况	降雨量/mm	纠错前误码率	LDPC	Turbo	RS(15,9)	RS(30,10)
2007年4月23日	小雨	0.2	2.2 ×10^-4	3.3 ×10^-6		3.0 ×10^-6
2007年7月4日	大雨	19.8	6.8 ×10^-4		4.0 ×10^-6		2.4 ×10^-6
2007年6月17日	中雨	27.5	3.5 ×10^-4		8.4 ×10^-7		6.8 ×10^-7
2007年7月5日	暴雨	34.1	2.4 ×10^-3	4.2 ×10^-5	8.8 ×10^-6	3.2 ×10^-5
2007年8月9日	大雨	28.6	7.7 ×10^-4		2.2 ×10^-6		1.5 ×10^-6
2007年8月26日	大暴雨	76.9	8.2 ×10^-3			1.04 ×10^-5
2007年8月30日	小到中雨	21.4	4.4 ×10^-4			5.0 ×10^-6	6.4 ×10^-7
2007年8月31日	中到小雨	2.4	3.8 ×10^-4		1.06 ×10^-6	4.8 ×10^-6
2007年9月3日	中到小雨	10.1	4.0 ×10^-4			5.4 ×10^-6	8.6 ×10^-7
2007年9月7日	中到大雨	33.5	5.8 ×10^-4		3.4 ×10^-6
2007年9月27日	小雨	7.0	2.6 ×10^-4	4.2 ×10^-6	8.3 ×10^-7
2007年9月28日	小雨	8.7	3.2 ×10^-4			4.0 ×10^-6
2007年9月29日	小雨	3.0	3.5 ×10^-4	4.3 ×10^-6		3.8 ×10^-6
2007年10月8日	毛毛雨	0.2	7.6 ×10^-5			5.3 ×10^-7
2007年10月9日	小雨	1.6	2.0 ×10^-4	3.2 ×10^-6	7.8 ×10^-7	3.0 ×10^-6	7.2 ×10^-7
2007年10月10日	小雨	6.6	2.6 ×10^-4	3.5 ×10^-6		3.1 ×10^-6
2007年10月11日	小到中雨	12.0	4.8 ×10^-4	6.6 ×10^-6	1.8 ×10^-6
2007年10月12日	小到中雨	24.6	4.0 ×10^-4			5.4 ×10^-6	8.8 ×10^-7
2007年10月27日	大雨	20.3	7.5 ×10^-4		2.4 ×10^-6		1.8 ×10^-6
2007年5月13日	中雨	13.6	5.0 ×10^-4	6.6 ×10^-6	7.5 ×10^-7	5.2 ×10^-6
2007年10月15日	中雨	10.3	3.3 ×10^-4	5 ×10^-6		6 ×10^-6
2007年7月2日	中雨	11.9	2.8 ×10^-4		5.4 ×10^-7		4.5 ×10^-7
2007年5月23日	小到中雨	9.2	4.7 ×10^-4			5.2 ×10^-6	6.1 ×10^-7
2007年5月24日	阴雨	0.8	1.5 ×10^-4	1.8 ×10^-6		2.0 ×10^-6
2007年7月4日	中到大雨	19.8	6.2 ×10^-4	8.4 ×10^-6		8.2 ×10^-6
2007年5月23日	中雨	12.2	4.5 ×10^-4	5.4 ×10^-6	7.3 ×10^-6

Research progress of error correction coding in optical wireless communication system

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时间	天气情况	降雪量/mm	纠错前误码率	纠错方式
时间	天气情况	降雪量/mm	纠错前误码率	LDPC	Turbo	RS(15,9)	RS(30,10)
2007年1月3日	中雪	1.9	4.6 ×10^-3	7.8 ×10^-5		8.4 ×10^-5
2008年1月11日	中雪	2.5	3.4 ×10^-4		2.1 ×10^-6		1.2 ×10^-6
2008年1月12日	大雪	5.6	6.2 ×10^-3	8.8 ×10^-5			3.6 ×10^-5
2008年1月18日	大雪	6.4	5.5 ×10^-3		3.8 ×10^-5		2.5 ×10^-5
2008年1月20日	大雪	6.0	4.4 ×10^-3		1.6 ×10^-5		9.2 ×10^-6
2008年1月21日	大雪	4.8	4.5 ×10^-3	6.3 ×10^-5		5.7 ×10^-5

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