[发明专利]偏振差分脉位调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信领域，特别是水下无线光通信领域，具体提出了一种偏振差分脉位调制方法以提高光通信的带宽利用率和通信距离，以此提升光通信的通信性能并扩大器应用场景。

背景技术

在过去的十年中，光学组件技术已发展的相当成熟，并具有很高的普遍性，因此通过改进现有光学器件来提高水下无线光通信性能会带来相当高的成本。在这种背景下，通过对光信号的处理从而降低系统复杂度和整体成本已变成了一种可行的选择。通过对光信号的调制处理可以在不牺牲成本的情况下尽可能地提高水下光通信系统的通信性能。

目前应用于水下无线光通信系统中的调制方式主要有开关键控（On-Off Keying，OOK）、脉位调制（Pulse Position Modulation，PPM）及差分脉位调制（Differential Pulse Position Modulation，DPPM）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，通过牺牲带宽利用率来获得相对OOK更高的能量利用率。DPPM通过将PPM脉冲时隙一侧（前面或者后面）的“0”时隙去掉来提高带宽效率，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。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，使得其带宽利用率仍然不够高，在保证传输距离的情况下，误码率过高，不适用于水下海量数据传输。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述缺陷，提供一种偏振差分脉冲位置调制（P-DPPM）方法及一种水下无线光通信的通信方法，提高带宽利用率和传输距离，降低误码率。

本发明中提出的新调制方式是对DPPM调制方式的一种改进。DPPM方式是针对PPM方式将脉冲时隙一侧（如后面）的“0”时隙省略，而当编码符号位数M增多时，码字平均长度增大，码字中“0”时隙的平均数量也相应增大。为了进一步提高系统的带宽利用率，需要减少“0”时隙数量，压缩码字平均长度。对DPPM引入不同偏振方向的光脉冲，如图1所示的两个偏振方向的信号示意图，水平偏振脉冲代表前                                                个较短码字；竖直偏振脉冲代表后个较长码字，可以与前个码字长度对应相同。通过这种方式产生本发明中的偏振差分脉冲位置调制方法，其技术方案如下：

一种偏振差分脉冲位置调制方法，在编码符号中引入不同偏振方向的光脉冲来表示起始脉冲，利用N（N≥2）种不同偏振方向的光脉冲来代表不同的信息，其包括以下步骤：

A、将原始数据细分成M位二进制数据的组的有序序列；

B、对每一组所述M位二进制数据，将其写成，并定义；

令2^M=aN+b，其中a和b分别是2^M除以N的商和余数,

(1)如果L<(a+1)b：

令L=(a+1)i+j，其中i和j分别是L除以(a+1)的商和余数，则该符号的偏振方向为第（i+1）个偏振方向，起始光脉冲记为P⁽ⁱ⁺¹⁾，后面的“0”时隙个数为j个；

(2)如果L≥(a+1)b：

令(L-(a+1)b)=ai+j，其中i和j分别是(L-(a+1)b)除以a的商和余数，则该符号的偏振方向为第(b+i+1)个偏振方向，起始光脉冲记为P^(b+i+1)，后面的“0”时隙个数为j个。

其中，N优选2的倍数，更优选N=2。

一种水下无线通信的通信方法，采用上述的信号调制方法。

关于有益效果：