无线光通信中的DPIM与Turbo联合编码调制研究

　　0　引言

　　无线光通信是未来通信领域的热门发展方向之一,它结合了无线通信和光纤通信的优势。用于无线光通信中的调制方式必须满足无线光信道的传输要求。首先,对人眼安全的规定限制了无线光收发器的平均功率,而且用电池供电的便携式无线光设备也要求功率损耗做得尽可能低,这样,用于无线光通信中的调制方式的平均功率利用率要比较高[1]。其次,漫射光收发器要求使用大面积的光检测器,而大面积的光检测器的高输入电容将限制光接收机的带宽,所以用于无线光通信中的调制方式的频带需求也是一个需要考虑的重要因素[2]。因此,在选择无线激光通信的调制方式时,功率需求、频带需求甚至传输容量是应当考虑的指标。在无线光通信的多种调制方式中,OOK(on off key)是一种最早的且易于实现的调制方式,但它与脉冲位置调制(PPM)相比,功率利用率不高[3]。由于PPM的高能量效率、高灵敏度和高功率利用率而被广泛应用于现有的无线光通信装置中[4]。数字脉冲间隔调制(DPIM)作为一种典型的新兴调制方式,由于在功率需求方面对OOK有优势,在频带需求方面相对PPM有优势,且无需符号同步,有可能在未来代替PPM[5-6]。

　　除了调制之外,信道编码也是无线激光通信的重要组成部分。常用的信道纠错编码有很多种:线性分组码、循环码、纠错分组码、卷积码、网格编码和Turbo码等,其中线性分组码和循环码主要针对随机错误,纠错分组码针对突发错误,而卷积码是一种连环码,网格编码是集调制一体的一种编码方法,Turbo码是一种新型的编码方式,它接近香农极限的纠错能力[7-8]。已有学者提出将PPM调制和Turbo编码结合应用,取得了不错的效果。因此,如果把DPIM调制和Turbo编码结合起来,可以发挥各自的优势,提高系统的整体性能。

　　本文首先比较了DPIM相对于PPM的性能优势,在此基础上,提出一种将DPIM调制和Turbo码相结合的调制编码技术,意在降低通信系统频带需求的同时,加强纠错能力。

　　1　PPM与DPIM简介

　　在无线光通信中,应用最广泛的是强度调制/直接检测系统,通过对光载波的强度按照所传输的信号进行直接调制。PPM和DPIM都属于强度调制/直接检测的调制方式,通信时间被分为宽度相同的时间段,每一时间段称为一个时隙。在PPM调制方式中,对二进制信息比特以组为单位进行调制,每组的比特数是相同的,每组二进制信息比特对应L个时隙,这L个时隙中只有一个时隙发送光脉冲,其余时隙不发送光脉冲,脉冲时隙在L个时隙中的位置与该组二进制信息比特对应的十进制值一一对应,利用脉冲时隙在L个时隙中的不同位置传输信息。其中,每组的比特数称为调制阶数,每组二进制信息比特所对应的L个时隙称为一个PPM符号,用L-PPM表示,一个PPM符号所包含的时隙个数称为PPM调制方式的符号长度[4]。