[发明专利]无线光通信双宽脉冲位置调制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及无线光通信系统的调制方法，也就是采用何种方法把二进制信息 比特调制到光信号上，利用无线光进行数据传输。

背景技术

无线光通信不仅同时具有光纤通信和移动通信的优势，而且无需频率申请， 组网灵活，保密性好，可实现宽带传输，尤其是能够满足当前大数据量传输的要 求，因而近年来备受关注。由于人眼安全和移动装置便携性的要求，无线光通信 的发射光功率受到了很大限制。在噪声及信号平均功率一定情况下，要降低误码 率就需要提高信号峰值功率和平均功率的比值，而功率效率的提高通常是通过增 大带宽需求而获得。当散弹噪声为主要噪声时，信噪比正比于光电探测器的面积， 所以实际中要尽可能选择大的接收探测器。但探测器面积的变大其电容也变大， 又限制了系统带宽。因此，对调制方案的设计存在一个带宽需求和功率需求平衡 的问题。换言之，追求高功率利用率和高带宽利用率是无线光通信系统调制方法 的研究和发展方向。

目前无线光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)系统，可用的调制 方式有很多种，其中典型的三种方式为：开关键控调制(On-Off Keying—OOK)， 脉冲位置调制(Pulse Position Modulation—PPM)和数字脉冲间隔调制(Digital Pulse Interval Modulation—DPIM)。三者比较，OOK方式实现简单，但功率利 用率太低，而且抗干扰能力差；PPM的功率利用率最高，但同时增加了带宽需求 和需要符号同步；DPIM在接收端不需要符号同步，而且相比于PPM具有更高的带 宽利用率，近年来引起了人们的注意。但是DPIM的功率利用率远远低于PPM，而 且符号长度是随机变化的，连续多个符号都为短符号或长符号的情况将以一定的 概率发生，容易造成缓存器的(underflow)或(overflow)，无法保证 通信的可靠性，因此，DPIM实际实现起来也比较困难。

国内外工程实际中，目前主要采用的调制方式为OOK和PPM。有关OOK样机 或产品的研制单位主要有Terabeam公司、Oraccess公司、LightPointe公司、 清华同方和中科院成都光电技术研究所，以及上海光机所等。OOK方式抗干扰能 力差，功率利用率低，相应地在一定的功率条件下，传输距离就受到限制，保证 不了军事通信中远距离、可靠的数据传输。因此，在军事应用中，OOK方式势必 被其它性能优异的调制方式所取代。1995年11月PPM调制方式被IEEE802.11 委员会推荐用于无线光通信。为此，国内桂电开展了相关的研究，并进行了样机 研制。然而PPM调制方式自提出几十年来，工程上一直没有得到应用，其主要原 因之一就是因为带宽效率较低和信号同步复杂。如何实现PPM的精确符号同步， 业内已有研究，目前我们也研发出两种新的方法并申报了两项专利。关于如何提 高带宽效率和传输容量，这正是本申请专利致力于解决的问题。

发明内容

本发明的目的是发明一种新的无线光通信脉冲位置调制方法。该方法可视为 基于PPM的一种改进方法。它通过缩短符号长度并保持符号长度固定，既可避 免DPIM存在的缓存器冗位或溢位等问题，又比PPM极大提高了带宽效率和传 输容量，同时在差错性能方面接近甚至高于DPIM。

为达到上述目的，本发明提出了一种双宽脉冲位置调制方法(Dual Duration-Pulse Position Modulation-DD-PPM)。无线光通信系统的调制方法属于 数字调制，也就是说，通过二进制信息比特与离散光脉冲的对应关系实现数据调 制，通过把二进制信息比特调制到离散的光脉冲上进行数据传输。无线光通信的 通信时间被分为宽度相同的时间段，每一时间段称为一个时隙，每个时隙有两种 状态，第一种状态是发送光脉冲，称为脉冲时隙，另一种状态是不发送光脉冲， 称为空时隙，每个时隙处于哪种状态取决于所采用的调制方法、调制参数以及所 传输的二进制信息比特。

本发明是通过如下技术措施来达到：

下面介绍脉冲位置调制的符号结构。

1、PPM脉冲位置调制方法的调制结构：