纠误编码在空中纳米无线光通信中的应用

史红

（吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000）

纠误编码在空中纳米无线光通信中的应用

史红

（吉林师范大学信息技术学院,吉林四平 136000）

在空中纳米无线光通信系统中，受气候条件的影响，对于信号的干扰和衰落使通信质量劣化或暂时中断，提出交错延迟十单位自动纠误编码技术，改善通信质量和尽量减少或避免通信的暂时中断。

纳米光通信；纠误编码；交错延迟；交错编码

1 交错编码的工作原理

一般来说，分组码和卷积码只适应独立错码或只有短的长串突发误码情况，无能力应付突发性成片误码群。但是，若使用有一致监督关系的各个码元之间相隔足够远，就可以应付突发性成片误码群，而IR编码技术就是为完成这一使命设计的。这时提供的交错延迟十单位自动纠误在无线光通信网络中的应用，之所以可允许短期信息中断而通信质量不受影响，就是因为通过交错器处理，使10个单位分组码中的各个码元之间相隔足够远，以至于尽管发生突发性成片误码，每个码组中最多也只摊上一个误码，而这个误码通过一致监督关系又可自动纠正过来，这样就保证了通信质量。

2 十单位正反纠误编码

十单位正反自动纠误编码是一种循环汉明码。码长为10，即n=10。码组中前5位为信息码，即m=5.因此其冗余度为（n-m）/n=50%。在监督码元中，第一位监督码元监督除了第一位信息码元以外的全部信息码元；第二位监督码元监督除了第二位信息码元以外的全部信息码元，以下以此类推。这种编码体制可以保证纠正码组中一个误码元（信息码和监督码），检出两位误码。这种一致监督码可分为一致监督和偶数一致监督两类。

奇数一致监督码的编码规则：当5位信息A1～A5中“1”的个数为奇数时，则5位监督码元取与5位信息码元相一致，即A1=B1、A2=B2、A3=B3、A4=B4、A5=B5；若5位信息码A1～A5中“1”的个数为偶数时，则5位监督码元取与五位信息码元对应的反码。

偶数一致监督码的编码规则：当5位信息码A1～A5中“1”的个数为偶数时，则5位监督码元取与5位信息码元相一致，即A1=B1、A2=B2、A3=B3、A4=B4、A5=B5；若5位信息A1～A5中“1”的个数为奇数时，则5位监督码元取与5位信息码元对应的反码。以下以奇数一致监督码的编码情况为例，讨论监督码元的生成和校正子的计算。（1）监督码元的生成

5 位监督码元可按信息位计算，即

公式1可以简化为

（2）校正子的运算

校正子的运算方法实际上是将接收到的信息位与一致监督位相比较得到的结果，其比较运算式为

若无误码存在，则公式3计算得到校正子为5个零，即C1C2C3C4C5=00000；若计算结果不全是零，则必有误码存在，其校正子Ci取值与码字中误码对应关系如表1所列。

表1 校正子Ci取值与码字中误码对应关系

从表1可知，根据校正子的取值，可纠正一个误码。当C1-C5中的“1”的个数为非0、1、4情况时，则有两个以上误码。

4 交错延迟十单位自动纠误通信系统的设计

采用自动纠误编码的无线通信网络系统的框图，如图1

图1 采用自动纠误编码的点到点结构无线光用户接入网系统

(1)交错器的设计

交错器的设计依据是允许出现长串突发错码的长度b,以及允许通信中断时间的长度。其关键是设计交错参数n1n2。设允许通信中断时间为T，通信信息码元宽度为τ，交错长度为n1,码组长度为s,则n1、n2可由下式确定，即

若采用均匀同步交错器，则通信信息移位寄存器长度为[（n2-1）(n1+1)+1],而移位寄存器的抽头间隔为(n1+1)。

(2)一种交错延迟十单位自动纠误通信系统设备设计

①系统设备主要性能参数。信息码字组成是采用十单位自动纠误码编码为A1，A2，A3，A4，A5，B1，B2，B3，B4，B5，使用奇数一致监督关系；交错方式是采用均匀同步（10，51）交错编码，即交错长度为51，交错周期为10。

②发端原理。发端主要由以下6个单元组成：十单位编码、信号转换、交错器、信息输出、人工信源和时序控制等。

③发端的工作过程。从信道A或信道B来的信源码，经十单位编码单元被变换为十单位正反纠误码分组码；接着分组码（A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5）经交错器单元进行同步交错编码，交错编码后的十单位交错编码信号经信息输出单元送出。

④收端原理,收端由“信息输入”、“解交错器”、“码元纠误”、“字组同步”、“一级分路运算”、“时钟及位同步”和“信息输出”几个单元组成。

收端的简单工作过程是：接收到的十单位交错编码信号首先被送入“信息输入”单元，在这里对信号进行整形和电平交换，以适应“解交错器”单元的电平要求，然后信号进入“解交错器”单元，在这里恢复原十单位纠误码字，接着十单位纠误码字被送入“码元纠误”单元，在这里单个错码得到纠正，最后被恢复的原十单位纠误码编码信号（A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5）进入“信息输出”单元，在这里进行电平交换，以适应网络的需求。

5 结束语

在无线光通信中采用自动纠误码编码技术是提高其通信可靠性的重要手段，这可对于在其无线光通信中间生的突发长串成片误码和单个误码得到纠正。此外，采用自动纠误码编码技术可用来应付恶劣气候对无线光通信的挑战，也可借以延长其无线光通信的通信距离，甚至于在严重的干扰和衰落导致通信暂中断时而不影响传输的质量。

参阅文献

[1]Enghelta N.Circuits with Light at Nanoscales:Optical Nanocircuits Inspired by Metamaterials[J].Science,2007:(317): 1689-1702.

[2]Alu A,Engheta N.Input Impedance,Nanocircuit Loading,and Radiation Tuning of Optical Nanoantennas[J].Phys Rev Lett, 101,043901.2008.

[3]Alu A,Engheta N.Tuning the Scattering Response of Optical Nanoantennas with Nanocircuit Loads[J].Nature Photonics, 2008(2):307-310.

Application of Error Correction Coding in Air Nano Wireless Optical Communication

SHI Hong
(Institute of Information Technology,Jilin Normal University,Siping Jilin 136000,China)

In the air of nano optical wireless communication system,affected by climate conditions,the signal interference and fading to communication quality deterioration or interruption,put forward ten unit automatic interleaving delay error correcting coding technology.

nano optical communication;error correction coding;interleaving delay;interleaving code

TN929

A

1008-1739（2015）10-62-3

定稿日期：2015-04-26