多脉冲位置调制的调制及解调技术研究
发布时间：2021-07-26 15:23
深空探测对于人类探索宇宙奥秘、揭露生命起源及开发太空资源具有十分重要的意义。目前激光通信已成为深空探测中一种重要的通信方式。多脉冲位置调制（Multi-Pulse Pulse Position Modulation,MPPM）和光子探测技术因具有高效的带宽利用率及灵敏的探测效率等优点而成为了深空光通信领域中的关键技术。本文主要针对深空光通信中MPPM调制的调制及解调技术进行相关研究。1.针对现有的MPPM迭代软解调算法存在的因调制阶数或星座映射方案等改变而需要重新进行复杂公式推导的缺点,提出了一种基于查找表的MPPM迭代软解调算法。根据MPPM星座映射方案得到相应的比特组到MPPM符号的映射表,然后利用新的MPPM迭代软解调算法进行解调译码。该MPPM解调算法的优点为可以直接由MPPM调制的星座映射表、比特对数似然比及时隙对数似然比完成到MPPM符号对数似然比之间的转换过程,从而避免因MPPM调制方案改变而需要重新进行公式推导所带来的复杂性。2.由于现有的MPPM星座点方案的冗余点位置选择不合理,从而造成了MPPM符号间串扰和时隙间串扰较大的问题。针对该问题,提出了一种新的MPPM星座...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LPPM调制的结构示意图
重庆邮电大学硕士学位论文第1章绪论32.MPPM调制MPPM调制是将n位二进制比特组按照一定规则映射到由M个信息时隙组成的PPM符号中，其中在每个PPM符号的M个信息时隙中至少有2个信息时隙内有信号光脉冲，而在其他信息时隙则没有信号光脉冲。如图1.2所示为MPPM调制的结构示意图。可以发现，在与LPPM的调制阶数相同时，MPPM的符号种类要远多于LPPM，此时在同等时间内MPPM可以传输更多的信息且具有更高的功率利用率，但缺点为MPPM的编译码相对更为复杂。此外，由于MPPM不同符号之间并非完全正交且符号种类数往往不是2的整数次幂，所以在采用MPPM调制时一般还存在星座点冗余的问题。因此，MPPM冗余星座点的数目及位置选择将会直接关系到通信系统的性能。图1.2MPPM调制的结构示意图3.DPPM调制DPPM调制是在LPPM调制基础上经过简单改进而得到的一种调制方式。DPPM调制是将LPPM符号中信号光脉冲‘1’所在时隙后面的‘0’全部去掉，只保留‘1’所在时隙前面的‘0’。如表1.1所示为比特组与8-DPPM符号间的映射表。从表中可以看出，在相同的传信率情况下，每个DPPM符号所占用的平均带宽仅为LPPM调制的一半左右，在传输相同信息量时可以节省大量的带宽。不过DPPM由于每个符号的位数是不确定的，在传输过程中容易出现连串错误，从而使接收端在译码时同步困难，降低了DPPM的应用范围。表1.1比特组与8-DPPM符号间的映射表信号脉冲时隙位置信息比特321mmm8-LPPM符号8-DPPM符号100010000000120010100000001301000100000001401100010000000151000000100000001610100000100000001711000000010000000181110000000100000001
重庆邮电大学硕士学位论文第2章MPPM调制的星座点利用率及性能参数分析12以双脉冲组合MPPM为例，若将每个MPPM符号中的信号脉冲位置分别记为1l和2l，则可以描述为),,,(),(2121nmmmll，其中},{1,2,,21Mll。平时一般将多脉冲组合MPPM简称为MPPM，本文中后续研究主要以多脉冲组合MPPM为重点进行研究。2.1.2传统的MPPM和不规则的MPPM在深空光通信中为了降低发射端的编码复杂度，采用MPPM时一般会选择2的整数幂次方的MPPM符号[47]，此时就会有部分MPPM符号冗余，从而降低了MPPM的星座点利用率。例如，当采用2-4MPPM时，共有6种MPPM符号，选择其中4种符号，此时星座点利用率为67%；当采用2-5MPPM时，共有10种MPPM符号，选择其中8种符号，此时星座点利用率为80%。因此，为了提高MPPM的星座点利用率，本文按照每符号中信息时隙的数目对MPPM进行分类，可分为传统的MPPM和不规则的MPPM。传统的MPPM每符号中信息时隙的数目M为2的整数次幂，不规则的MPPM每符号中信息时隙的数目M不是2的整数次幂。如图2.1所示为传统的2-4MPPM和不规则的2-5MPPM调制示意图。(a)传统的2-4MPPM[37](b)不规则的2-5MPPM[36]图2.1传统的2-4MPPM和不规则的2-5MPPM调制示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]光子探测PPM时隙同步中早迟门误差信号的优化技术[J]. 向劲松,张培,陈雪莉,贾元明. 光通信技术. 2018(07)
[3]基于保护时隙的一倍时隙频率采样光PPM时钟同步技术[J]. 向劲松,陈雪莉,张培,贾元明. 中国激光. 2018(10)
[4]一种应用于深空探测的弱信号探测技术[J]. 林栩凌,邬志强,杨颂,张智,毕思文,张璇,杜雨洁. 红外与激光工程. 2017(09)
[5]空间激光通信最新进展及发展建议(本期优秀论文)[J]. 曾智龙,刘兴,孙晖,覃智祥,罗广军,吴应明,王侠. 光通信技术. 2017(06)
[6]我国首颗高通量通信卫星实践十三号成功发射[J]. 宋城. 中国设备工程. 2017(08)
[7]搜索算法在计算机程序设计竞赛中的研究[J]. 曲大鹏,张迪,连秋雨,李晓光,宋宝燕. 辽宁大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]串行级联脉冲位置调制码辅助的时隙同步技术[J]. 向劲松,吴涛,黄胜,刘焕淋. 光学学报. 2016(08)
[9]深空通信中新型脉冲位置调制技术研究[J]. 王岩,张化勋,张猛,孙海欣. 中国激光. 2016(05)
[10]日本计划2019年发射“激光数据中继卫星”[J]. 王存恩. 国际太空. 2015(11)
博士论文
[1]可见光通信系统容量分析与星座设计[D]. 王金元.东南大学 2015
硕士论文
[1]基于MPPM调制的无线光通信系统传输性能研究[D]. 秦亦灵.西安电子科技大学 2018
[2]可见光通信中的PPM编码调制技术[D]. 刘晶.东南大学 2016
[3]大气激光通信中多脉冲调制系统的设计[D]. 秦岭.西安理工大学 2007
本文编号：3303820
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LPPM调制的结构示意图
重庆邮电大学硕士学位论文第1章绪论32.MPPM调制MPPM调制是将n位二进制比特组按照一定规则映射到由M个信息时隙组成的PPM符号中，其中在每个PPM符号的M个信息时隙中至少有2个信息时隙内有信号光脉冲，而在其他信息时隙则没有信号光脉冲。如图1.2所示为MPPM调制的结构示意图。可以发现，在与LPPM的调制阶数相同时，MPPM的符号种类要远多于LPPM，此时在同等时间内MPPM可以传输更多的信息且具有更高的功率利用率，但缺点为MPPM的编译码相对更为复杂。此外，由于MPPM不同符号之间并非完全正交且符号种类数往往不是2的整数次幂，所以在采用MPPM调制时一般还存在星座点冗余的问题。因此，MPPM冗余星座点的数目及位置选择将会直接关系到通信系统的性能。图1.2MPPM调制的结构示意图3.DPPM调制DPPM调制是在LPPM调制基础上经过简单改进而得到的一种调制方式。DPPM调制是将LPPM符号中信号光脉冲‘1’所在时隙后面的‘0’全部去掉，只保留‘1’所在时隙前面的‘0’。如表1.1所示为比特组与8-DPPM符号间的映射表。从表中可以看出，在相同的传信率情况下，每个DPPM符号所占用的平均带宽仅为LPPM调制的一半左右，在传输相同信息量时可以节省大量的带宽。不过DPPM由于每个符号的位数是不确定的，在传输过程中容易出现连串错误，从而使接收端在译码时同步困难，降低了DPPM的应用范围。表1.1比特组与8-DPPM符号间的映射表信号脉冲时隙位置信息比特321mmm8-LPPM符号8-DPPM符号100010000000120010100000001301000100000001401100010000000151000000100000001610100000100000001711000000010000000181110000000100000001
重庆邮电大学硕士学位论文第2章MPPM调制的星座点利用率及性能参数分析12以双脉冲组合MPPM为例，若将每个MPPM符号中的信号脉冲位置分别记为1l和2l，则可以描述为),,,(),(2121nmmmll，其中},{1,2,,21Mll。平时一般将多脉冲组合MPPM简称为MPPM，本文中后续研究主要以多脉冲组合MPPM为重点进行研究。2.1.2传统的MPPM和不规则的MPPM在深空光通信中为了降低发射端的编码复杂度，采用MPPM时一般会选择2的整数幂次方的MPPM符号[47]，此时就会有部分MPPM符号冗余，从而降低了MPPM的星座点利用率。例如，当采用2-4MPPM时，共有6种MPPM符号，选择其中4种符号，此时星座点利用率为67%；当采用2-5MPPM时，共有10种MPPM符号，选择其中8种符号，此时星座点利用率为80%。因此，为了提高MPPM的星座点利用率，本文按照每符号中信息时隙的数目对MPPM进行分类，可分为传统的MPPM和不规则的MPPM。传统的MPPM每符号中信息时隙的数目M为2的整数次幂，不规则的MPPM每符号中信息时隙的数目M不是2的整数次幂。如图2.1所示为传统的2-4MPPM和不规则的2-5MPPM调制示意图。(a)传统的2-4MPPM[37](b)不规则的2-5MPPM[36]图2.1传统的2-4MPPM和不规则的2-5MPPM调制示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[2]光子探测PPM时隙同步中早迟门误差信号的优化技术[J]. 向劲松,张培,陈雪莉,贾元明. 光通信技术. 2018(07)
[3]基于保护时隙的一倍时隙频率采样光PPM时钟同步技术[J]. 向劲松,陈雪莉,张培,贾元明. 中国激光. 2018(10)
[4]一种应用于深空探测的弱信号探测技术[J]. 林栩凌,邬志强,杨颂,张智,毕思文,张璇,杜雨洁. 红外与激光工程. 2017(09)
[5]空间激光通信最新进展及发展建议(本期优秀论文)[J]. 曾智龙,刘兴,孙晖,覃智祥,罗广军,吴应明,王侠. 光通信技术. 2017(06)
[6]我国首颗高通量通信卫星实践十三号成功发射[J]. 宋城. 中国设备工程. 2017(08)
[7]搜索算法在计算机程序设计竞赛中的研究[J]. 曲大鹏,张迪,连秋雨,李晓光,宋宝燕. 辽宁大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]串行级联脉冲位置调制码辅助的时隙同步技术[J]. 向劲松,吴涛,黄胜,刘焕淋. 光学学报. 2016(08)
[9]深空通信中新型脉冲位置调制技术研究[J]. 王岩,张化勋,张猛,孙海欣. 中国激光. 2016(05)
[10]日本计划2019年发射“激光数据中继卫星”[J]. 王存恩. 国际太空. 2015(11)
博士论文
[1]可见光通信系统容量分析与星座设计[D]. 王金元.东南大学 2015
硕士论文
[1]基于MPPM调制的无线光通信系统传输性能研究[D]. 秦亦灵.西安电子科技大学 2018
[2]可见光通信中的PPM编码调制技术[D]. 刘晶.东南大学 2016
[3]大气激光通信中多脉冲调制系统的设计[D]. 秦岭.西安理工大学 2007
本文编号：3303820
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