[发明专利]无线光通信系统双脉冲间隔调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线光通信系统的调制方法，尤其涉及一种基于双脉冲间隔调制符号结构的调制方法。

背景技术

由于人眼安全和移动装置便携性的要求，无线光通信的发射光功率受到很大限制。在噪声及信号平均功率一定情况下，要降低误码率就需要提高信号峰值功率和平均功率的比值，而功率效率的提高通常是通过增大带宽需求而获得。当散弹噪声为主要噪声时，信噪比正比于光电探测器的面积，所以实际中要尽可能选择大的接收探测器。但探测器面积变大其电容也变大，又限制了系统带宽。因此，对调制方案的设计存在一个带宽需求和功率需求平衡的问题。

目前无线光通信系统普遍采用强度调制/直接检测(IM/DD)系统，可用的调制方式有很多种，其中典型的三种方式为：开关键控调制(On-OffKeying-OOK)，脉冲位置调制(PulsePosition Modulation-PPM)和数字脉冲间隔调制(Digital Pulse Interval Modulation-DPIM)。三者比较结果，正如张凯2004年在《无线光通信双幅度脉冲间隔调制研究及其在光波ETC中的应用》(张凯著，清华大学工学博士学位论文，2004，8-15)一文中所述，OOK方式实现简单，但功率利用率太低，而且抗干扰能力差；PPM的功率利用率最高，抗干扰能力强，但同时增加了带宽需求和需要符号同步；DPIM不需要符号同步，带宽效率高，比OOK功率效率高，近年来引起了人们的深入研究。后来以DPIM为基础，先后又有N.M.Aldibbiat在《无线光通信系统双头脉冲间隔调制方法(Dual Header-Pulse Interval Modulation-DH-PIM)的性能分析》(Aldibbit，N.M.，Ghassemlooy，Z.and Mclaughlin，R.：Performance of Dual Header-PulseInterval Modulation(DH-PIM)for optical wireless communication systems.

http://soe.inn.ac.uk/ocr/downloads/dh-pim-spie/DH-PIM_spie.pdf)一文中提出了双头脉冲间隔调制(DH-PIM)和张凯提出了双幅度脉冲间隔调制(Dual-amplitude Pulse Interval ModulationDAPIM)。DH-PIM和DAPIM具有内置时隙和符号同步能力，进一步提高了等宽效率和传输容量，但是它们的符号长度与DPIM一样都是随机变化的，连续多个符号都为短符号或长符号的情况将以一定的概率发生，解调时容易造成缓存器的冗位(underflow)或溢位(overflow)，难以保证通信的可靠性，工程实现起来都比较困难。针对上述问题，2007年张铁英等人在《无线光通信中的定长数字脉冲间隔调制》(张铁英、王红星等著，中国激光，2007，第34卷，第12期，1655-1656)一文中提出了一种定长数字脉冲间隔调制(Fixed-Length Digital PulseInterval Modulation FDPIM)方法，FDPIM方法虽然克服了缓冲器冗位或溢位等问题，而且解决了符号同步问题，但同时存在符号长度过长等问题，并且带宽需求相对较高，平均发射功率也没有优势。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的就是发明一种新的调制方法，该方法中，具有内置的符号同步能力，可解决解调时缓存器存在的冗位或溢位等问题，能适当缩短符号长度，提高带宽效率和传输容量。

为了实现上述目的，本发明提出了一种新的无线光通信双脉冲间隔调制(Dual Pulse-PulseInterval Modulation-DP-PIM)方法。具体讲就是该方法中的符号结构设计，既要继承DPIM、DH-PIM和DAPIM具有内置符号同步的能力和缩短符号长度带来的优势，又要解决DPIM、DH-PIM和DAPIM共同存在的缓存器冗位和溢位等问题；既要继承PPM固定符号长度带来的优势，又要比PPM显著提高带宽效率和传输容量，同时能解决符号同步问题；另外，就是与FDPIM相比，DP-PIM可明显缩短符号长度，极大提高带宽效率和传输容量。

2.技术方案

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：