專(zhuān)利名稱(chēng)：偏振差分脈位調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域，特別是水下無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域，具體提出了一種偏振差分脈位調(diào)制方法以提高光通信的帶寬利用率和通信距離，以此提升光通信的通信性能并擴(kuò)大器應(yīng)用場(chǎng)景。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的十年中，光學(xué)組件技術(shù)已發(fā)展的相當(dāng)成熟，并具有很高的普遍性，因此通過(guò)改進(jìn)現(xiàn)有光學(xué)器件來(lái)提高水下無(wú)線(xiàn)光通信性能會(huì)帶來(lái)相當(dāng)高的成本。在這種背景下，通過(guò)對(duì)光信號(hào)的處理從而降低系統(tǒng)復(fù)雜度和整體成本已變成了一種可行的選擇。通過(guò)對(duì)光信號(hào)的調(diào)制處理可以在不犧牲成本的情況下盡可能地提高水下光通信系統(tǒng)的通信性能。目前應(yīng)用于水下無(wú)線(xiàn)光通信系統(tǒng)中的調(diào)制方式主要有開(kāi)關(guān)鍵控(On-OffKeying,00K)、脈位調(diào)制(Pulse Position Modulation,PPM)及差分脈位調(diào)制(Differential PulsePosition Modulation，DPPM)等。00K是利用脈沖的有無(wú)來(lái)代表ニ進(jìn)制0、1信息，這種調(diào)制方式最簡(jiǎn)單，但能量利用率低。PPM是利用脈沖的位置來(lái)代表信息，通過(guò)犧牲帶寬利用率來(lái)獲得相對(duì)00K更高的能量利用率。DPPM通過(guò)將PPM脈沖時(shí)隙ー側(cè)(前面或者后面)的“O”時(shí)隙去掉來(lái)提高帶寬效率，同時(shí)在接收端不需要符號(hào)同步，較大程度上降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。但DPPM這種調(diào)制方式在編碼過(guò)程中仍然會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的冗余“O”時(shí)隙，使得其帶寬利用率仍然不夠高，在保證傳輸距離的情況下，誤碼率過(guò)高，不適用于水下海量數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)上述缺陷，提供一種偏振差分脈沖位置調(diào)制(P-DPPM)方法及ー種水下無(wú)線(xiàn)光通信的通信方法，提高帶寬利用率和傳輸距離，降低誤碼率。本發(fā)明中提出的新調(diào)制方式是對(duì)DPPM調(diào)制方式的ー種改進(jìn)。DPPM方式是針對(duì)PPM方式將脈沖時(shí)隙ー側(cè)(如后面)的“ O”時(shí)隙省略，而當(dāng)編碼符號(hào)位數(shù)ガ增多時(shí)，碼字平均長(zhǎng)度増大，碼字中“O”時(shí)隙的平均數(shù)量也相應(yīng)増大。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的帶寬利用率，需要減少“O”時(shí)隙數(shù)量，壓縮碼字平均長(zhǎng)度。對(duì)DPPM引入不同偏振方向的光脈沖，如圖I所示的兩個(gè)偏振方向的信號(hào)示意圖，水平偏振脈沖代表前2〃/2個(gè)較短碼字；豎直偏振脈沖代表后I11 /個(gè)較長(zhǎng)碼字，可以與前2*/2個(gè)碼字長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)相同。通過(guò)這種方式產(chǎn)生本發(fā)明中的偏振差分脈沖位置調(diào)制方法，其技術(shù)方案如下
一種偏振差分脈沖位置調(diào)制方法，在編碼符號(hào)中引入不同偏振方向的光脈沖來(lái)表示起始脈沖，利用# GVS 2)種不同偏振方向的光脈沖來(lái)代表不同的信息，其包括以下步驟 A、將原始數(shù)據(jù)細(xì)分成#位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)的組的有序序列；
B、對(duì)每ー組所迷#位ニ進(jìn)制數(shù)據(jù)，將其寫(xiě)成S……,Sm),并定義L :芝M i2sul I......I ；令ん其中a和6分別是デ除以#的商和余數(shù)，
(1)如果Z〈 (a+l)b
令Z=(a+l)i+プ，其中Y和プ分別是Z除以(a+Ι)的商和余數(shù)，則該符號(hào)的偏振方向?yàn)榈?i+1)個(gè)偏振方向，起始光脈沖記為P(i+1)，后面的“O”時(shí)隙個(gè)數(shù)為j個(gè)；
(2)如果L ≥{a+l)b
令(Z-fe+l)幻=W+プ，其中Y和プ分別是(Z-Ca+ μ)除以a的商和余數(shù)，則該符號(hào)的偏振方向?yàn)榈趤?i+l)個(gè)偏振方向，起始光脈沖記為Pte+i+1)，后面的“O”時(shí)隙個(gè)數(shù)為プ個(gè)。其中，則尤選2的倍數(shù)，更優(yōu)選#=2?！N水下無(wú)線(xiàn)通信的通信方法，采用上述的信號(hào)調(diào)制方法。關(guān)于有:JifL效果
通信理論中，帶寬利用率即單位帶寬條件下所能發(fā)送的數(shù)據(jù)率，常被用作通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。通常情況下帶寬資源稀缺且昂貴。對(duì)于水下光通信系統(tǒng)，傳輸信號(hào)的帶寬取決于光脈沖寬度，占用的帶寬越多就意味著要求更窄的光脈沖寬度，也就對(duì)激光器和光信號(hào)接收機(jī)的性能提出更高的要求，這樣會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度和成本的增高。由此可見(jiàn)，在傳送ー定數(shù)據(jù)量的情況下使用較少的帶寬是有益的。對(duì)于DPPM和P-DPPM這兩種調(diào)制方式，一個(gè)時(shí)隙判斷錯(cuò)誤會(huì)對(duì)后續(xù)所有符號(hào)的判斷產(chǎn)生影響。實(shí)際通信中，常把若干組#位信息比特的編碼符號(hào)組成數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包之間用保護(hù)時(shí)隙分隔。當(dāng)保護(hù)間隔足夠大時(shí)，相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)包可以認(rèn)為相互獨(dú)立，即前ー個(gè)數(shù)據(jù)包的判斷正確與否不會(huì)影響下ー個(gè)數(shù)據(jù)包。因此數(shù)據(jù)包發(fā)生錯(cuò)誤的概率即誤包率能夠更公平、準(zhǔn)確的比較不同調(diào)制方式下的通信質(zhì)量。本發(fā)明的方法的性能分析
O帶寬利用率=DPPM平均每個(gè)符號(hào)所包含的時(shí)隙數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種偏振差分脈沖位置調(diào)制方法，其特征在于，在編碼符號(hào)中引入不同偏振方向的光脈沖來(lái)表示起始脈沖，利用 N(N≥ 2)種不同偏振方向的光脈沖來(lái)代表不同的信息，其包括以下步驟 A、將原始數(shù)據(jù)細(xì)分成#位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的組的有序序列； B、對(duì)每一組所述#位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，將其寫(xiě)成S = (s. .5,......J S. ),并定義 I = 5- 卞十··· +·2.·--iS1 ; 令其中a和6分別是f除以#的商和余數(shù)，(1)如果Z〈 (a+l)b 令ZMa+Di+J，其中i和J分別是Z除以(a+Ι)的商和余數(shù)，則該符號(hào)的偏振方向?yàn)榈?i+1)個(gè)偏振方向，起始光脈沖記為P(i+1)，后面的“O”時(shí)隙個(gè)數(shù)為j個(gè)； (2)如果Z ≥{a+l)b 令(Z-Ca+D/O^i+J，其中i和J分別是(Z-Ca+ μ)除以a的商和余數(shù)，則該符號(hào)的偏振方向?yàn)榈趤?i+l)個(gè)偏振方向，起始光脈沖記為Pte+i+1)，后面的“O”時(shí)隙個(gè)數(shù)為J個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏振差分脈沖位置調(diào)制方法，其特征在于所述#取2的倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振差分脈沖位置調(diào)制方法，其特征在于所述#=2，起始脈沖分別用水平偏振脈沖或豎直偏振脈沖表示。
4.一種水下無(wú)線(xiàn)光通信的通信方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的偏振差分脈沖位置調(diào)制方法。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種偏振差分脈沖位置調(diào)制方法及一種水下無(wú)線(xiàn)光通信的通信方法，所述偏振差分脈沖位置調(diào)制方法對(duì)DPPM調(diào)制方式的符號(hào)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在符號(hào)中引入不同偏振方向的光脈沖，從而形成由起始脈沖和不發(fā)送任何脈沖的連續(xù)“0”時(shí)隙組成的信號(hào)，所述通信方法采用所述偏振差分脈沖位置調(diào)制方法。
文檔編號(hào)H04B14/06GK102664688SQ20121010306
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者孟建, 張學(xué)聃, 林孝康, 王眾, 董宇涵 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院