[发明专利]标志位差分脉冲位置调制方法和调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，特别是一种标志位差分脉冲位置调制方法和调制装置。

背景技术

近年来，随着海洋领域科研工作的不断深入和无线通信技术的迅猛发展，水下无线光通信技术因其无需物理连接、支持移动的灵活性、安全性高等原因而深受重视，其应用价值也在海洋领域的诸多方面得以体现。然而水下无线光通信的通信性能仍有大幅提高的空间，主要体现在通信距离、带宽利用率、能量利用率、系统复杂度等方面。

在水下无线光通信中，水体的光学特性不利于光束的传播，如水体对光束的吸收和水体及悬浮粒子对光束的多次散射都会造成光束在传播过程中的衰减[1]，同时, 海水中还存在变化范围颇大的背景光辐射。为了使光信号适合水下传输，调制技术就愈发凸显其重要性，而且调制技术的选取很大程度上影响或决定通信距离、带宽利用率、能量利用率等通信性能。

通信理论中，带宽利用率即单位带宽条件下所能发送的数据率，常被用作通信系统的性能指标。通常情况下带宽资源稀缺且昂贵，在传送一定数据量的情况下使用较少的带宽是有益的。对于水下光通信系统，传送数据的带宽需求越大，对激光器和光信号接收机的性能要求也越高，会导致系统复杂度和成本的增高。

目前应用于水下光通信系统中的调制方式主要有开关键控（On-Off Keying，OOK）[2-6]、脉位调制（Pulse Position Modulation，PPM）[7-9]及差分脉位调制（Differential Pulse Position Modulation，DPPM）[10,11]等。OOK是利用脉冲的有无来代表二进制0、1信息，这种调制方式最简单，但能量利用率低。PPM是利用脉冲的位置来代表信息，相对OOK提高了能量利用率但很大程度上牺牲了带宽利用率。DPPM是对PPM的改进，将PPM脉冲时隙后面的“0”时隙去掉，相对PPM带宽效率更高，同时在接收端不需要符号同步，较大程度上降低了系统复杂度，因此近年来引起人们的较多关注，但DPPM这种调制方式在编码过程中仍然会产生过多的冗余“0”时隙，使得利用这种调制方式的通信系统带宽利用率仍然不够高，不适用于大数据量的水下数据传输。

参考文献:

[1]   B. Cochenour, L. Mullen, and A. Laux, “Spatial and temporal dispersion in high bandwidth underwater laser communication links,” in Proc. of MILCOM '08, San Diego, CA, USA, Nov. 16-19, 2008, pp.1-7；

[2]   J. B. Snow et al., “Underwater propagation of high-data-rate laser communications pulses,” in Proc. of SPIE 1750, doi:10.1117/12.140670；

[3]   M. Wang, and W. Liu, “Study on optical characteristics of seawater in blue-green laser uplink propagation model,” Journal of East China Shipbuilding Institute (Natural Science Edition), vol. 19, no. 1, Feb. 2005, pp.21-27；

[4]   Y. Zhou, Y. Liu, and Y. Zhao, “The current situation and development trend of visible-light wireless communication by LED,” Journal of Huaiyin Institute of Technology, vol. 13, no. 3, Jun. 2006. pp. 142-147；