水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质与流程

技术特征：
1.一种水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：系统基于ieee802.16标准下的ldpc构建第一基校验矩阵；对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；基于所述校验矩阵进行编码并输出；对所述编码进行译码并输出。2.根据权利要求1所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述系统基于ieee802.16标准下的ldpc构建第一基校验矩阵包括：构造基校验矩阵h
b
作为所述第一基校验矩阵，基校验矩阵h
b
被分解为h
b
＝[h
b1 h
b2
]的形式，假设h
b
的尺寸为m
b
×
n
b
，h
b1
则是一个m
b
×
(n
b-m
b
)的矩阵，h
b2
的尺寸为m
b
×
m
b
；其中，h
b1
中的元素是非负整数或者-1，若其中一个位置的元素为-1，则该位置扩展为一个全零矩阵；若该位置的元素为非负整数，则在该位置扩展的是由单位矩阵e右移本位置元素值位所得的方阵；h
b2
的元素构成为h
b2
除去第一列，其余矩阵呈现出一个准双对角线的结构，对角线上的位置取值为0，代表该位置扩展的是一个大小为q
×
q的单位矩阵，非对角线取值为-1，代表着扩展为大小为q
×
q的全零矩阵；h
b2
的第一列由-1、h(1)、h(r)、h(m
b
)、m元素组成，其中r的取值范围为2≤r≤m
b-1，当该位置元素为-1时，得到校验矩阵时扩展为单位矩阵，h(1)、h(r)、h(m
b
)均为非负整数，这些位置均被扩展为单位矩阵右移这个非负整数位的方阵，同时规定了h(1)＝h(m
b
)。3.根据权利要求1或2所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述系统基于ieee802.16标准下的ldpc构建第一基校验矩阵包括：所述系统基于ieee802.16标准得到扩展因子q为96，码率为1/2的ldpc码的第一基校验矩阵，第一基校验矩阵为：4.根据权利要求3所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述对所述第一
基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵包括：所述第一基校验矩阵基于公式进行更新得到第二基校验矩阵公式中的表示向下取整；选用扩展因子q为24，码率为1/2的参数对第二基校验矩阵进行扩展后输出。5.根据权利要求1或4所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵包括：所述第二基校验矩阵按照规则进行扩展得到校验矩阵；所述规则为：当所述第二基校验矩阵中元素为-1，所述校验矩阵对应位置扩展为全0矩阵；若为非负整数，则所述校验矩阵对应的位置扩展为单位矩阵e右移非负整数次的方阵。6.根据权利要求1所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述基于所述校验矩阵进行编码并输出包括：编码过程包括：设输入信息比特为s，按照每组取q比特数据，q为扩展因子，将输入信息比特分为了k组，其中，k＝n
b-m
b
；输入信息比特表示为其中s
i
是长度为q的行向量；设校验比特为p,则编码后的码元信息c被表示为：由hc
t
＝0可得h2·
p
t
＝h1·
s
t
，其中，h1、h2分别为矩阵h
b1
、h
b2
的扩展；h2·
p
t
＝h1·
s
t
展开为第一公式：
其中，z
t
,t＝{-1,0,1,h(1),h(r),h(m
b
),h
b1(i,j)
}为基矩阵扩展后得到的新的矩阵。将第一式的各行都加在第一行，经过模2运算得到第二公式：将第二公式回代到所述第一公式得到第三公式：将第三公式回代到所述第一公式得到：和7.根据权利要求1所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述对所述编码进行译码并输出包括：改进的对数似然比的bp译码算法的具体实现步骤为对于校验矩阵元素中h
ml
＝1的m，l执行以下运算：初始化：校验节点更新：变量节点更新：似后验概率更新：比特判决：对得到的似后验概率进行判断，如果v
l
>0，判断发送比特为0；否则，判断发送比特为1；在每次迭代之后将进行更新后的比特序列进行校验，若h
t
x＝0，可以结束迭代，当迭代次数达到最大迭代次数时也可以结束迭代。8.根据权利要求7所述的水下光通信ldpc编码处理方法，其特征在于，所述改进的对数似然比的bp译码算法包括：对数似然比l(x)的表达式为
利用对数似然比将基本概率域上的指标进行更新，表达式为推导得到利用反曲正切函数简化得到利用将的上下两端除以分母再同时除以得到引用得到利用双曲正切函数简化得到最后推导得出：和9.一种水下光通信ldpc编码处理装置，其特征在于，所述编码处理装置包括：构建模块，用于基于ieee802.16标准下的ldpc构建第一基校验矩阵；更新模块，用于对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；扩展模块，用于对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；编码模块，用于基于所述校验矩阵进行编码；
译码模块，用于译码。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的水下光通信ldpc编码处理方法。

技术总结
本发明涉及通信技术领域，公开了一种水下光通信LDPC编码处理方法、装置及计算机可读存储介质，方法包括系统基于IEEE802.16标准下的LDPC构建第一基校验矩阵；对所述第一基校验矩阵进行更新得到第二基校验矩阵；对所述第二基校验矩阵进行扩展得到校验矩阵；发射端基于所述校验矩阵进行编码并输出编码信息；接收端对所述编码信息进行译码并输出原始信息。本发明提供的编码处理方法可以快速有效的降低水下光通信的误码率，采用的是结构化LDPC码是一种校验矩阵存储的码字，便于硬件实现，通过仿真验证了该编码的可行性。验证了该编码的可行性。验证了该编码的可行性。


技术研发人员：桂良启 夏禹 金玉彬 李潇
受保护的技术使用者：广东行远机器人技术有限公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/6