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《空間光通信中調(diào)制與編碼技術(shù)研究.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、空間光通信中調(diào)制與編碼技術(shù)研究摘要：調(diào)制和編碼是提升空間光通信性能的重要技術(shù)之一，對它們的研究具有重要意義。本文主要研究與介紹了目前空間光通信中主要用到的調(diào)制和編碼技術(shù)，并對它們的性能進行了比較，所得出的結(jié)論對于以后如何在實際中提高光通信系統(tǒng)的抗干擾能力，實現(xiàn)更好的無線傳輸性能給出T理論指導。關(guān)鍵詞：空間光通信調(diào)制技術(shù)編碼技術(shù)中圖分類號：5929.1文獻標識碼：a文章編號：1007-9416(2012)02-0040-011、引言開關(guān)鍵控調(diào)制(ook)和脈沖位置調(diào)制(ppm)是空間光通信中使用得最多的兩種調(diào)制方式。在ook調(diào)制系統(tǒng)中，編碼調(diào)制只需要通過光源的閃爍即可
2、完成，是空間光通信系統(tǒng)調(diào)制方式中最初級、最簡單的形式。但是它受背景光的影響大，功率效率低，而且信噪比很難提高，光信號經(jīng)過長距離的大氣衰減后已經(jīng)變的很微弱，此時ook調(diào)制方式已經(jīng)無法保證通信的全天候與可靠性，并且通信率也很難提高，難以很好地發(fā)揮光通信的頻寬優(yōu)勢。相比調(diào)制方式,ppm調(diào)制能人人降低對發(fā)射端激光平均功率的要求，可以取得較好的平均功率效率。在空間光通信中，如果在給定的激光脈沖重復頻率下采用PPHT調(diào)制方式，可以利用很小的光平均功率就達到很高的數(shù)據(jù)傳輸率。近年來的研究述發(fā)現(xiàn)，ppm調(diào)制與ook調(diào)制相比不僅提高了激光器的功率效率，而且抗信道誤碼能力也有顯著增強，
3、非常適合于信道噪聲復雜且功率受限的空間光通信。早期廣泛應用于空間光通信的編碼方式有里德-所羅門碼（reed-solomon,rs碼）和卷積嗎。因為空間光通信中通信距離遙遠，rs編碼后的信息經(jīng)過長距離傳輸后變得非常微弱，無法滿足fso的需求。為了彌補TS碼的不足，turbo碼和ldpc碼相繼被提出，最近，將編碼與調(diào)制相結(jié)合的1dpc+appm等新型編碼技術(shù)也得到了提出。2、空間光通信的系統(tǒng)模型和信道模型2.1系統(tǒng)模型從研究調(diào)制和編碼的角度，空間光通信系統(tǒng)的系統(tǒng)組成可表示成如圖1所示?？臻g光通信系統(tǒng)工作原理：（1）信源經(jīng)過編碼器編碼后送入調(diào)制器進行調(diào)制，系統(tǒng)選用ppm調(diào)
4、制作為調(diào)制方式；（2）己調(diào)信號通過光發(fā)射機發(fā)射出去，為便于研究，本文將大氣信道選定為加性高斯白噪聲信道；（3）光接收機接收光信號，接收到的光信號被轉(zhuǎn)換成電信號，電信號經(jīng)過放大等處理經(jīng)過ppm解調(diào)，送入譯碼器譯碼，述原出原來的信息。2.2信道模型高斯隨機過程是一種十分重要且普遍存在的隨機過程，大量的研究觀察表明，高斯噪聲始終存在與任何一種信道中，本文將大氣信道選為加性高斯白噪聲信道具有重要的實際意義。高斯噪聲是指存在于通信系統(tǒng)屮的某些數(shù)字特征或者統(tǒng)計特性符合高斯過程的數(shù)字特征或者統(tǒng)計特性的噪聲，它的概率密度函數(shù)為：，其中：a為噪聲的均值，§為噪聲的均方差。3、編碼方式
5、和性能分析3.1rs碼rs碼是一種非二進制循環(huán)碼，假設(shè)rs碼的碼元是m比特，m為人于2的止整數(shù)，則該rs碼成立的條件是：n和k同時滿足，其中n和k分別是已編碼組屮的總碼元數(shù)和已編碼組屮的數(shù)據(jù)碼元數(shù)。對大多數(shù)rs碼而言，,其中和t分別是監(jiān)督碼元個數(shù)和rs碼能夠糾正的錯誤碼元個數(shù)。3.2Idpc碼ldpc碼是一種與眾不同的線性分組碼，它不是由生成矩陣表示，而是由校驗矩陣來表示。作為一種典型的奇偶校驗碼，ldpc碼的校驗矩陣h具有稀疏性，即矩陣中只有很少數(shù)“1”元素，而“0”元素則居多。規(guī)則ldpc的校驗矩陣h中每一行和每一列中“1”元素的個數(shù)是相同的。規(guī)則ldpc碼的描
6、述可以采用的形式，n表示分組碼長度，j和k分別表示校驗矩陣h中每一列和每一行中包含“1”元索的個數(shù)。ldpc碼是一種在線性時間內(nèi)可編譯的碼，它在經(jīng)過很好的設(shè)計后能夠非常逼近shannon限。3.3性能曲線本文對相應碼長、碼率的rs碼、ldpc碼以及l(fā)dpc-appm碼進行了仿真和比較,仿真結(jié)果如圖2和圖3所示，縱坐標表示誤碼率(ber),橫坐標表示每個時隙內(nèi)探測器吸收的光子數(shù)。從圖1可以看出，經(jīng)過rs和ldpc編碼后的信號比未經(jīng)編碼的信號誤碼率要小很多,另外在ppm調(diào)制階數(shù)(512-ppm)相同下,相同碼長的ldpc碼性能明顯優(yōu)于rs碼。從圖2又可看出在相同調(diào)制階數(shù)
7、下，新型的ldpc-appm編碼方式比ldpc碼性能要優(yōu)越很多。4、結(jié)語仿真結(jié)果表明，ldpc碼性能明顯優(yōu)于rs碼，而新型的1dpc-appm編碼在性能上則更加突出?？梢灶A知，基于ppm調(diào)制和ldpc編碼的新型編碼方式將在空間光通信中將有很好的應用前景。參考文獻[1]王佳，俞信?自由空間光通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向綜述[j]?光學技術(shù),2005.3.⑵郭建屮，譚瑩，艾勇?基于ldpc碼和ppm調(diào)制的深空光通信系統(tǒng)性能分析[j]?光通信技術(shù),2007,31(⑵.
