删除Polar码在可调光可见光通信中的高效方案

"基于删除Polar码的可调光可见光通信方案" 在现代通信技术中，可见光通信（Visible Light Communication, VLC）作为一种新兴的无线通信方式，利用LED（Light Emitting Diode）灯具作为光源兼通信设备，实现了数据传输与照明的双重功能。随着物联网（IoT）的发展，VLC在智能家居、智能城市等领域有着广阔的应用前景。然而，VLC的一个挑战是如何在保证通信质量的同时满足用户的调光需求，同时避免灯光闪烁对人眼造成不适。 标题和描述中提到的方案是基于IEEE 802.15.7标准中的OOK调光模式，提出了一种创新的调光策略，即使用删除Polar码。Polar码是由土耳其科学家Erdal Arikan提出的，它是一种具有理论上最优纠错能力的编码方案，特别适用于短至中等长度的数据传输。在此方案中，Polar码通过特定的“删除”操作，即“puncturing”，可以在不显著降低编码效率的同时，适应不同的调光需求。 删除Polar码是通过在原始Polar码序列中选择性地删除某些码元实现的，这可以改变码率以适应不同调光比例。列贪婪删除算法用于确定哪些码元应该被删除，以优化错误纠正性能。同时，CRC校验和SCL解码方法的结合进一步提高了解码效率和误码性能。CRC是一种常用的校验技术，用于检测数据传输中的错误；SCL解码则是一种迭代解码策略，可以提高Polar码的解码性能，尤其是在存在噪声的通信环境中。 为了确保数据流的01平衡和限制游程长度，方案采用了置位式伪随机扰码，这种扰码技术有助于减轻人眼对灯光闪烁的感知。通过插入补偿符号（CS），系统可以调整平均光强度，以满足用户设定的调光级别。 仿真结果表明，这个基于删除Polar码的调光方案能够灵活支持任何调光率（0~1）的需求。在调光率为0.5时，相比于使用其他前向纠错（FEC）码的方案，其在码率为0.5时的传输效率提升了1.25倍以上。在更严格的条件下，如调光率为0.2且误比特率为10^-4时，采用码率为0.5的Polar码可以提供0.5~1.7dB的信噪比增益，这意味着在相同信噪比下，该方案的误码率更低。 这个基于删除Polar码的可调光方案有效地平衡了通信质量和调光需求，不仅提供了优秀的通信性能，还通过抑制闪烁和优化数据流特性，提升了用户舒适度。这一创新技术为可见光通信在实际应用中的进一步推广打下了坚实的基础。