CN103117837A - 一种改进的t-ppm编码调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字信号处理数据编码技术领域，具体涉及T-PPM编码调制方法。该方法针对T-PPM的星座图上的点在一条直线上的特点，联合考虑了编码调制中的欧氏距离及汉明距离参数，采用格雷映射的方式分配PPM的符号点，使其具有最大的欧氏距离，以此优化T-PPM系统，改进了编码器结构，提高编码增益，整体性能得到提升。

Description

一种改进的T-PPM编码调制方法

技术领域

本发明属于数字信号处理数据编码技术领域，具体涉及T-PPM系统的编码调制方法。

技术背景

脉冲位置调制(PPM)最早由美国JPL实验室的Pierce J R提出并应用于大气激光通信。PPM的基本原理是通过控制激光器在信息帧中不同的时隙发送光脉冲来传递信息。通过对各种光脉冲调制方式的研究发现：PPM是一种适合大气激光通信的调制方式，它的能量传输效率高、抗干扰能力强、编码电路简单、在空间光通信中都有良好的应用前景。PPM是一种正交调制方式，相比空间光通信中一般使用的开关键控(OOK)调制方式，它的平均功率降低了，但同时增加了对带宽的需求。

网格编码调制(TCM)技术是将信道编码与调制相结合的一种不展宽频带的高效传输方案，它将编码器和调制器当作一个整体进行综合设计，使得编码器和调制器级联后产生的编码信号序列之间具有最大的自由距离，从而在不增加信号带宽、不降低有效信息传输速率的情况下，可获得明显的编码增益。

因此对空间光通信来说，将PPM与TCM集合而成的T-PPM不失为理想的编码调制方式，既克服了PPM增大带宽的缺点又提高了编码增益。国内外学者均对这方面进行了研究，主要集中在多状态的网格结构图和验证取得的编码增益。

发明内容

为提高T-PPM编码调制方式的性能，本发明提供了一种改进的T-PPM编码调制方案。

T-PPM的译码算法采用基于最大似然算法原理的Viterbi译码算法。输入信号序列U经过编码变为序列V，调制映射成S，再经过空间光信道后送给译码器。译码器接收到接受序列W，根据译码规则产生一个U的估计序列由于U与V的对应关系，满足当且仅当

时，

否则译码器产生错误译码。

最佳的译码算法规则是使：

$\min P_E=\min \underset{W}{\mathrm{\Σ}}P\left(E\right|W)=\max P(\hat{V}=V|W)$

由贝叶斯公式：

$P\left(V\right|W)=\frac{P\left(V\right)P\left(W\right|V)}{P\left(W\right)}$

通常情况下，若发送端发送每个码字的概率P(V)相同，且对于给定发送序列及信道，P(W)与译码算法无关，则有：

$\max P\left(V\right|W)\⇒\max P\left(W\right|V)$

在T-PPM系统中，P(V|W)的大小正比于v与w的欧氏距离。在此情况下，最大似然译码等价于最小欧氏距离译码。在译码算法纠错能力固定的前提下，缩短相邻星座点之间的汉明距离能一定程度地改善系统的误码性能。优化汉明距离成为提高系统误码率特性的一个重要手段。

采用格雷映射的映射调制方法具有较强的抗干扰能力，其优越性表现在相邻符号点之间只有1比特信息不同，也就是说相邻符号之间的汉明距离始终为1，成为优化汉明距离的最佳方案。

基于此，本专利提出了一种改进的T-PPM编码调制方案。该方案的改进在于由V映射成S的过程中，与传统的子集划分映射不同，采用格雷码映射，将编码后比特直接映射为PPM符号点，的使相邻符号点之间的汉明距离最小。

附图说明

图1是一般所采用的16T-PPM的编码器结构图

图2是本发明所采用的16T-PPM的编码器结构图

具体实施方式

本发明中改进的T-PPM编码调制方法适应于不同码率、不同状态数目以及不同调制阶数的T-PPM系统设计。与传统的根据状态转移分配符号点不同，本发明将编码后的比特流通过格雷映射直接映射为PPM符号点。

请参阅图1，是一般所采用的16T-PPM编码器结构图。包括卷积编码器10、选择信号集装置11、选择信号点装置12和产生PPM信号装置13。输入的信号每3比特一组进入编码器，其中2比特进入卷积编码器10产生3比特信息，这3比特信息通过选择信号集装置在预先划分好的信号子集中选择一个，然后另外1位未编码比特则通过选择信号点装置在这个子集中选择要调制的信号点，根据这个信号点的信息，产生PPM信号装置13就可以产生编码调制后的PPM符号。

请参阅图2，是本发明所采用的16T-PPM编码器结构图。包括卷积编码器20、格雷映射装置21和产生PPM信号装置22。输入的信号每3比特一组进入编码器，其中2比特进入卷积编码器20产生3比特信息，这3比特信息与另外1位未编码比特则通过格雷映射装置21在信号点集中选择信号点，根据这个信号点的信息，产生PPM信号装置22就可以产生编码调制后的PPM符号。其中具体的映射方式如表1

表1

表中b0b1b2b3代表每3比特编码后产生的4比特信息，c代表映射的PPM符号，例如c＝2就表示调制在PPM符号的第3个时隙上。

Claims (4)

1.一种改进的T-PPM编码调制方法，其特征在于，将编码后的比特直接映射成PPM符号，采用格雷映射表作为编码调制的符号映射方式；相邻符号间的汉明距离始终为1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，编码比特作为一组二进制数进行格雷映射后成为一个十进制数，这个十进制数减一作为PPM符号时隙的标号。

3.适用于16T-PPM的编码器结构，包括卷积编码器、格雷映射装置和产生PPM信号装置。未编码比特与经过卷积编码的编码比特一起通过格雷映射装置进行符号映射，最后将结果由产生PPM信号装置进行处理产生PPM符号。

4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，编码比特进行PPM调制前需要通过格雷映射装置，用格雷映射装置取代了一般方法中所采用的子集映射装置。

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