[发明专利]一种无线光通信的双空间调制方法

说明书

一种无线光通信的双空间调制方法，其目的是利用PPM调制和PAM调制建立一种无线光通信的双空间调制方法，从而提高无线光通信系统的传输速率。该方法主要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)和脉冲幅度调制(PAM)，进而提高系统传输速率。首先，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，然后发送的光信号经湍流信道后到达接收端由光探测器接收。假设接收端已知信道状态信息，即在H已知的情况下，采用最大似然译码算法进行信号检测，恢复出原始比特信息。在此基础上利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。

技术领域

本发明涉及一种无线光通信的双空间调制(DSM)方法，通过每次同时激活两个激光器来分别发送脉冲位置调制信号和脉冲幅度调制信号，提高系统传输速率，属于无线光通信技术领域。

背景技术

无线光通信由于其保密性好、性价比优等特点，成为一种新型宽带接入技术。随着数据传输业务量的急剧增加，人们对无线光通信系统的容量和传输速率提出了更高的要求；同时，大气湍流的存在会严重影响无线光通信系统的有效性和可靠性。而光空间调制技术不仅采用传统数字调制星座(即数字域)传递信息，而且还通过激光器索引号(即空间域)携带信息，可有效解决无线光通信中面临的问题。为此，学者围绕如何设计高效的光空间调制方案展开了广泛研究。

早期的光空间调制起源于室内可见光通信。与开关键控和PPM相比，光空间调制的提出将频谱效率分别提高了2倍和4倍。与PAM相比，二者具有相同的频谱效率，但光空间调制能提供更高的能量效率。光空间调制以其优良的性能引起了研究者的广泛关注。其中，Fath教授等人采用PAM调制提出了不同的光空间调制，实现了频谱效率的提高，但却带来了能量损失。Poves教授等人利用PPM调制构建了OSM方案，获得了较高的能量效率和较好的误码性能，但其频谱效率较低。教授等人将OSM和脉冲位置幅度调制(Pulse PositionAmplitude Modulation，PPAM)相结合，构建了一种适合于无线光通信的空间调制方案，实现了频谱效率和能量效率间的折中。

但在上述研究中，每次传输时仅激活了一个激光器，虽然这有效的消除了信道间干扰和发送激光器同步问题，但其要求激光器数必须为2的整数次幂，同时由于每次仅激活一个激光器而大大限制了空间资源的利用率。为此，研究者们通过同时激活少量的激光器而构建了一种室内的光广义空间调制(OGSM)。该方案的提出不仅解决了激光器数必须为2的整数次幂的不足，而且大大提高了系统的频谱效率和传输速率。但OGSM的误码性能还不够理想，并且仅仅分析了其在室内可见光通信中的性能。鉴于此，本发明通过同时激活两个激光器分别发送PPM和PAM调制符号，提出了一种无线光通信的双空间调制(DSM)方法。

发明内容

本发明的目的是利用PPM调制和PAM调制建立一种无线光通信的双空间调制方法，从而提高无线光通信系统的传输速率。

本发明是提高无线光通信中传输速率的一种方法。其特征在于，发送端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，且激活的激光器携带不同的信息，接收端采用最大似然译码(ML)检测信号；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。