引用本文:

王宝鹏,余锦,孙礼朋,等. 无线光通信强度调制方式性能比较[J]. 光通信技术,2020,44(11):24-30.

无线光通信强度调制方式性能比较

王宝鹏1,2,余 锦1,2*,孙礼朋3,王云哲1,2

(1.中国科学院 空天信息创新研究院,北京 100094;2.中国科学院大学,北京 100049;3.北京华科博创科技有限公司,北京 100096)

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摘要:调制技术是影响无线光通信系统性能的关键因素。在统一尺度下比较多种典型强度调制方式的综合性能,推导了19种典型强度调制方式的平均符号长度、带宽需求、带宽利用率、平均发射功率和传输容量5项性能表达式,并进行了数值仿真;绘制了各调制方式的综合性能结构图,给出了不同调制方式的适用场景。

关键词:强度调制;无线激光通信;脉冲位置调制;脉冲间隔调制;脉冲宽度调制

中图分类号:TN929.12  文献标志码:文章编号:1002-5561(2020)11-0024-07

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.11.006

0 引言
       与传统射频通信相比,无线光通信具有高带宽、高保密性、低成本和无需频谱牌照等优点。实际工程中的无线光通信系统通常采用强度调制/直接检测(IM/DD)方式,但不同调制方式在不同性能上经常表现出较大差异,因此根据使用场景选取最优的调制方式是无线光通信系统构建的关键环节。近年来,围绕无线光通信系统的强度调制技术被广泛研究,出现了多种类型的调制方式。丁德强等人和涂焱阳分析了脉冲位置调制(PPM)的差错性能。秦岭等人比较了无背景噪声信道模型中多脉冲位置调制(MPPM)和PPM的信道容量、信息传输率和容量能量效率。柯熙政等人比较了PPM、数字脉冲间隔调制(DPIM)和双头脉冲间隔调制(DHPIM)的平均符号长度、平均发射功率、带宽需求、功率谱密度和信道容量。赵黎、孙长梅和贾超分别比较了差分脉冲位置调制(DPPM)、双幅度PPM和DHPIM的差错性能。柳美平比较了多个类脉冲位置调制方式的平均符号长度、带宽需求、带宽利用率、平均发射功率和误时隙率。刘宏展等人分析了PPM、DPIM、脉冲位置宽度调制(PPWM)、差分脉冲位置宽度调制(DPPWM)的平均发射功率、带宽需求和高斯信道下的差错性能。
   上述研究分析了一些调制方式的不同性能,但由于所做假设和使用的模型不尽相同、涉及的调制方式种类不足,无法在统一条件下对多种典型的强度调制方式进行多方面性能的综合比较。文献[11]在同一条件下比较了19种典型强度调制方式在不同强度大气湍流中的差错性能,但未涉及其它关键性能。本文在其基础上推导这些调制方式的平均符号长度、带宽需求、带宽利用率、平均发射功率和传输容量表达式,并进行数值仿真,结合文献[11]关于差错性能的比较结果,绘制各调制方式的综合性能结构图,给出不同调制方式的适用场景,实现统一条件下多种典型强度调制方式的综合性能比较。

4 结束语
       针对无线光通信中的多种典型强度调制方式,本文通过理论推导与数值仿真,在统一尺度比较了平均符号长度、带宽需求、带宽利用率、平均发射功率和传输容量5个方面的性能,并结合文献[11]中关于差错性能的比较结果,绘制了综合性能结构图,给出了不同性能结构对应调制方式的适用场景,对实际系统的调制方式选择具有一定参考价值。