专利名称：偏振差分脉位调制方法
技术领域：
本发明涉及无线光通信领域，特别是水下无线光通信领域，具体提出了一种偏振差分脉位调制方法以提高光通信的带宽利用率和通信距离，以此提升光通信的通信性能并扩大器应用场景。
背景技术：
在过去的十年中，光学组件技术已发展的相当成熟，并具有很高的普遍性，因此通过改进现有光学器件来提高水下无线光通信性能会带来相当高的成本。在这种背景下，通过对光信号的处理从而降低系统复杂度和整体成本已变成了一种可行的选择。通过对光信号的调制处理可以在不牺牲成本的情况下尽可能地提高水下光通信系统的通信性能。目前应用于水下无线光通信系统中的调制方式主要有开关键控(On-OffKeying,00K)、脉位调制(Pulse Position Modulation,PPM)及差分脉位调制(Differential PulsePosition Modulation，DPPM)等。00K是利用脉冲的有无来代表ニ进制0、1信息，这种调制方式最简单，但能量利用率低。PPM是利用脉冲的位置来代表信息，通过牺牲带宽利用率来获得相对00K更高的能量利用率。DPPM通过将PPM脉冲时隙ー侧(前面或者后面)的“O”时隙去掉来提高带宽效率，同时在接收端不需要符号同步，较大程度上降低了系统复杂度。但DPPM这种调制方式在编码过程中仍然会产生过多的冗余“O”时隙，使得其带宽利用率仍然不够高，在保证传输距离的情况下，误码率过高，不适用于水下海量数据传输。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述缺陷，提供一种偏振差分脉冲位置调制(P-DPPM)方法及ー种水下无线光通信的通信方法，提高带宽利用率和传输距离，降低误码率。本发明中提出的新调制方式是对DPPM调制方式的ー种改进。DPPM方式是针对PPM方式将脉冲时隙ー侧(如后面)的“ O”时隙省略，而当编码符号位数ガ增多时，码字平均长度増大，码字中“O”时隙的平均数量也相应増大。为了进一步提高系统的带宽利用率，需要減少“O”时隙数量，压缩码字平均长度。对DPPM引入不同偏振方向的光脉冲，如图I所示的两个偏振方向的信号示意图，水平偏振脉冲代表前2〃/2个较短码字；竖直偏振脉冲代表后I11 /个较长码字，可以与前2*/2个码字长度对应相同。通过这种方式产生本发明中的偏振差分脉冲位置调制方法，其技术方案如下
一种偏振差分脉冲位置调制方法，在编码符号中引入不同偏振方向的光脉冲来表示起始脉冲，利用# GVS 2)种不同偏振方向的光脉冲来代表不同的信息，其包括以下步骤 A、将原始数据细分成#位ニ进制数据的组的有序序列；
B、对每ー组所迷#位ニ进制数据，将其写成S……,Sm),并定义L :芝M i2sul I......I ；令ん其中a和6分别是デ除以#的商和余数，
(1)如果Z〈 (a+l)b
令Z=(a+l)i+プ，其中Y和プ分别是Z除以(a+Ι)的商和余数，则该符号的偏振方向为第(i+1)个偏振方向，起始光脉冲记为P(i+1)，后面的“O”时隙个数为j个；
(2)如果L ≥{a+l)b
令(Z-fe+l)幻=W+プ，其中Y和プ分别是(Z-Ca+ μ)除以a的商和余数，则该符号的偏振方向为第仏+i+l)个偏振方向，起始光脉冲记为Pte+i+1)，后面的“O”时隙个数为プ个。其中，則尤选2的倍数，更优选#=2。—种水下无线通信的通信方法，采用上述的信号调制方法。关于有:JifL效果
通信理论中，带宽利用率即单位带宽条件下所能发送的数据率，常被用作通信系统的性能指标。通常情况下带宽资源稀缺且昂贵。对于水下光通信系统，传输信号的带宽取决于光脉冲宽度，占用的带宽越多就意味着要求更窄的光脉冲宽度，也就对激光器和光信号接收机的性能提出更高的要求，这样会导致系统复杂度和成本的增高。由此可见，在传送ー定数据量的情况下使用较少的带宽是有益的。对于DPPM和P-DPPM这两种调制方式，一个时隙判断错误会对后续所有符号的判断产生影响。实际通信中，常把若干組#位信息比特的编码符号组成数据包，数据包之间用保护时隙分隔。当保护间隔足够大时，相邻两个数据包可以认为相互独立，即前ー个数据包的判断正确与否不会影响下ー个数据包。因此数据包发生错误的概率即误包率能够更公平、准确的比较不同调制方式下的通信质量。本发明的方法的性能分析
O带宽利用率=DPPM平均每个符号所包含的时隙数为
权利要求
1.一种偏振差分脉冲位置调制方法，其特征在于，在编码符号中引入不同偏振方向的光脉冲来表示起始脉冲，利用 N(N≥ 2)种不同偏振方向的光脉冲来代表不同的信息，其包括以下步骤 A、将原始数据细分成#位二进制数据的组的有序序列； B、对每一组所述#位二进制数据，将其写成S = (s. .5,......J S. ),并定义 I = 5- 卞十··· +·2.·--iS1 ; 令其中a和6分别是f除以#的商和余数，(1)如果Z〈 (a+l)b 令ZMa+Di+J，其中i和J分别是Z除以(a+Ι)的商和余数，则该符号的偏振方向为第(i+1)个偏振方向，起始光脉冲记为P(i+1)，后面的“O”时隙个数为j个； (2)如果Z ≥{a+l)b 令(Z-Ca+D/O^i+J，其中i和J分别是(Z-Ca+ μ)除以a的商和余数，则该符号的偏振方向为第仏+i+l)个偏振方向，起始光脉冲记为Pte+i+1)，后面的“O”时隙个数为J个。
2.根据权利要求I所述的偏振差分脉冲位置调制方法，其特征在于所述#取2的倍数。
3.根据权利要求2所述的偏振差分脉冲位置调制方法，其特征在于所述#=2，起始脉冲分别用水平偏振脉冲或竖直偏振脉冲表示。
4.一种水下无线光通信的通信方法，其特征在于，采用权利要求1-3任意一项所述的偏振差分脉冲位置调制方法。
全文摘要
本发明公开了一种偏振差分脉冲位置调制方法及一种水下无线光通信的通信方法，所述偏振差分脉冲位置调制方法对DPPM调制方式的符号结构进行优化，在符号中引入不同偏振方向的光脉冲，从而形成由起始脉冲和不发送任何脉冲的连续“0”时隙组成的信号，所述通信方法采用所述偏振差分脉冲位置调制方法。
文档编号H04B14/06GK102664688SQ20121010306
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者孟建, 张学聃, 林孝康, 王众, 董宇涵 申请人:清华大学深圳研究生院