[发明专利]一种无线光通信的双空间调制方法

权利要求书

1.一种无线光通信的双空间调制(DSM)方法，其特征在于，通过每次同时激活两个激光器来分别发送脉冲位置调制(PPM)信号和脉冲幅度调制(PAM)信号，且激活激光器携带不同的信息来提高系统的传输速率；接收端利用最大似然检测方法对信号进行检测和解映射，恢复出原始比特信息，并采用联合界技术推导了该方法在对数正态信道下的理论误码率上界，其具体步骤为：

步骤1：假设总激光器数为N_t，每次激活的激光器数为2，则从N_t个激光器中激活2个的组合数有种，由于所使用的激光器组合数必须为2的整数次幂，所以只需从种组合中选取其中的种即可，其中，表示向下取整运算；

步骤2：发射端利用激光器映射向量、M-PPM调制符号和L-PAM调制符号的特点构建了发射信号矩阵：式中，和均是一个N_t×1维的激光器映射向量，且非零元素的位置表示激活激光器的序号，是一个1×M维的M-PPM映射向量，其中，S表示发送M-PPM调制符号的平均光强，j_th表示发送脉冲的位置，且1≤j_th≤M；是L-PAM的映射向量，其中，I_o代表发送L-PAM调制符号的平均光强，l表示发送脉冲的幅度，且1≤l≤L，M和L分别表示M-PPM调制的阶数和L-PAM调制的阶数；

步骤3：发送端发送的信号经湍流信道后由光探测器接收，设光探测器接收到的信号为

其中，是均值为零、方差为的加性高斯白噪声，η是光电转换效率，H是N_r×N_t维信道衰落矩阵，对于弱到中等的大气湍流而言，信道衰落系数h常服从对数正态分布，其概率密度函数为

式中，如果对衰落强度进行归一化处理，即E[h]＝1，则均值方差其中，表示信道衰落变化的闪烁指数；

假设接收端已知信道状态信息，即在H已知的情况下，我们采用最大似然(MaximumLikelihood，ML)译码算法进行信号检测，恢复出原始比特信息，

其中，||·||_F表示F-范数,和分别代表检测到激活激光器的序号和发送的调制符号；步骤4：由于DSM星座空间中的星座点是随着输入比特的不同而随机产生，所以可以通过联合界技术获得DSM误码率的理论上界，具体方法如下：

假设DSM的传输速率为m bits/s，每次发射端从2^m个可能的发射信号中选取一个信号进行发送，通过联合界技术可以获得采用ML检测算法时DSM系统误码率理论的上界为

其中，d_H(x_i,x_j)表示x_i和x_j之间的汉明距离，即将信号x_i错误判决为x_j时产生的错误比特数，P(x_i→x_j|H)表示接收端已知信道矩阵H时，发送符号x_i被误检测为符号x_j的成对错误概率；

由上式可得，DSM的误码率不仅与输入信号和检测到的信号有关，而且还与信道状态信息和传输速率有关。