[发明专利]基于混合调制的空间X射线通信方法及装置

说明书

本申请提供了基于混合调制的空间X射线通信方法及装置。所述方法包括：将待发送的串行二进制数据流调制转换成OFDM信号；将所述OFDM信号进行脉冲形式的转换，生成脉冲位置和脉冲强度调制的PPM/PAM电压信号；将所述PPM/PAM电压信号加载到栅控X射线源的栅极电压或场致X射线源的阴极电压，形成PPM/PAM形式的X射线信号；发送所述PPM/PAM形式的X射线信号。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及基于混合调制的空间X射线通信方法及装置。

背景技术

X射线通信技术(XCOM)是一种利用调制X射线束作为数据传输的载波的通信技术，具有低发散和高带宽等优点，被认为是下一代空间通信技术。由于X射线可以无衰减的穿透等离子体和在真空中传输几乎没有物理衰减的特点，可以利用X射线实现“黑障区”通信和深空通信。受限于X射线单色性差，只能采用X射线强度这一自由度传输信息，因此X射线通信系统采用强度调制/直接检测的调制方案。

现有关于X射线通信系统的研究中，一般选择实现简单的单载波调制方案，例如开关键控调制(OOK)或脉冲位置调制(PPM)。这种单载波调制方案在其他通信系统中被认为会受到信道环境的影响，而造成严重的码间串扰(ISI)，进而造成误码率的上升。而在“黑障区”通信和深空通信的应用场景中，由于X射线的收发两端处于相对运动状态，且信道环境复杂，这种符号间的干扰可能造成系统误码率的上升。

多载波调制对ISI具有很强的鲁棒性，因为调制符号持续时间明显长于XCOM信道的均方根(RMS)延迟扩展。因此将具有多级正交幅度调制(M-QAM)的正交频分复用调制方法(OFDM)有望提供更高的传输速率。但由于目前X射线通信采用的X射线发射源多为栅控X射线管，只能利用实数电压信号作为栅极电压，同时受限于栅极电压和出射X射线通量之间的非线性，栅极电压通常采用脉冲形式的电压信号而不是任意波形的电压信号。

发明内容

本申请实施例提供一种基于OFDM-PPM/PAM混合调制的空间X射线通信方法，包括：将待发送的串行二进制数据流调制转换成OFDM信号；将所述OFDM信号进行脉冲形式的转换，生成脉冲位置和脉冲强度调制的PPM/PAM电压信号；将所述PPM/PAM电压信号加载到栅控X射线源的栅极电压，形成PPM/PAM形式的X射线信号；发送所述PPM/PAM形式的X射线信号。

根据一些实施例，所述方法，还包括：接收所述PPM/PAM形式的X射线信号；还原所述PPM/PAM形式的X射线信号成为OFDM信号。

根据一些实施例，所述将待发送的串行二进制数据流调制转换成OFDM信号，包括：将待发送的串行二进制数据流进行串并转换形成并行二进制数据流；对每路所述并行二进制数据流进行多级正交幅度调制，生成M-QMA调制符号；将所述M-QMA调制符号进行共轭对称操作后进行逆快速傅里叶变换得到实数双极性OFDM信号；为所述实数双极性OFDM信号添加循环前缀后得到所述OFDM信号，其中，所述循环前缀时间的总长度应满足于不小于所经历信道环境的最大多径时延时间。

根据一些实施例，所述将所述OFDM信号进行脉冲形式的转换，生成脉冲位置和脉冲强度混合的PPM/PAM电压信号，包括：将所述OFDM信号进行脉冲形式转换，生成脉冲位置调制的PPM信号；将所述脉冲位置调制的PPM信号添加脉冲强度自由度，生成所述脉冲位置和脉冲强度混合的所述PPM/PAM电压信号。

根据一些实施例，所述将所述OFDM信号进行脉冲形式转换，生成脉冲位置调制的PPM信号，包括：将所述OFDM信号进行脉冲形式转换，得到归一化的OFDM信号；将所述归一化的OFDM信号的相邻采样点等分为多个时隙；将当前采样点所述归一化的OFDM信号的幅值信息转换成脉冲处于相邻采样点间不同时隙脉冲位置调制的PPM信号。

根据一些实施例，所述将所述OFDM信号进行脉冲形式转换，得到归一化的OFDM信号的公式为：