张 兢,杜凡丁,曹 阳,彭小峰

(重庆理工大学电气与电子工程学院 重点实验室,重庆 400054)

1 引 言

在长距离的自由空间光(FSO)通信如卫星与地面间的通信中,信号强度会受到湍流、散射、吸收等众多因素的影响[1],其中大气湍流对光的传输影响最大。大气湍流的存在会干扰光束在长距离FSO通信中的传输[2],降低通信系统的性能[3],严重影响FSO通信质量[4-5]。因此,许多信道编码的方案被应用于长距离FSO通信系统中以保证其稳定性和可靠性,如使用低密度奇偶校验码(LDPC)[6]、Turbo码[7]和近几年新兴的极化码(Polar Code)[8-9]。但这些编码方案在面对突发差错如信道质量突然下降时误码率会增大；同时它们的编码速率相对较高,在低码率下的编码增益较低。因此无速率码LT码[10]和Spinal码在FSO通信中受到了广泛关注。

Spinal码最早由Perry在文献[11]中提出,Spinal编码具有编码结构简单、在二进制对称信道(BSC)和加性高斯白噪声(AWGN)信道上可以证明接近信道容量的特性[11-13]。Perry在文献[13]中证明了Spinal码具有比LDPC等固定速率码更高的吞吐量。文献[14]中提出的混沌映射方法有效降低了Spinal码的计算复杂度。与传统的编码不同Spinal码的核心为非线性散列函数,这使得Spinal码在噪声和干扰下具有良好的鲁棒性[14]。作为一种新兴的无速率码Spinal码的传输速率会随信道质量的好坏自适应变化,当FSO通信由于大气湍流等因素出现突发错误时,Spinal码可以适当降低传输速率以保证译码的正确性,其无需反馈即可自适应地传输,适用于反馈重传时延极长且存在大气湍流的星地通信。……