CN201044450Y - 自由空间光通信多载波调制装置 - Google Patents

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CN201044450Y CNU2007200319258U CN200720031925U CN201044450Y CN 201044450 Y CN201044450 Y CN 201044450Y CN U2007200319258 U CNU2007200319258 U CN U2007200319258U CN 200720031925 U CN200720031925 U CN 200720031925U CN 201044450 Y CN201044450 Y CN 201044450Y
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柯熙政
赵黎
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Abstract

本实用新型属于通信技术领域，公开了一种自由空间光通信多载波调制装置。所述的信源将输入的二进制比特流传到电调制模块，电调制模块将二进制比特流转变为多载波信号传到光调制模块，光调制模块将多载波电信号转变为光强度信号传到光解调模块，光解调模块将光信号转变为电信号传到电解调模块，电解调模块实现多载波解调，将得到的比特流传到信宿。本实用新型的特征在于光调制模块输出端加装了一个直流偏置模块，有效地提高了能量利用率、降低了系统复杂度及峰值平均功率比，提高了整个装置的通信质量。

Description

自由空间光通信多载波调制装置
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，尤其属于将多载波调制应用于自由空间光通信系统中来实现高速通信的技术，具体涉及一种自由空间光通信多载波调制装置。
背景技术
自由空间光通信在宽带通信领域中是一个很有潜力的通信方式，可以达到比射频高的多地比特率。相对于射频频谱，光谱可提供空前大的带宽来运载大量的数据。多载波调制本质上就是将高速数据流分解为多路低速数据流进行传播，因此将多载波调制技术引入到自由空间光通信中可实现高速传播。
过去光通信系统中大多使用诸如OOK和M进制脉冲位置调制等单路载波调制方式，并且大多采用强度调制直接检测(IM/DD)技术，由于MSM电信号既包括正值又包括负值，所以以IM/DD的MSM技术的主要缺点是平均能量利用率低、峰值平均功率比高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种自由空间光通信多载波调制装置，以解决现有光通信多载波技术平均能量利用率低、峰值平均功率比高的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种自由空间光通信多载波调制装置，发送端由信源、电调制模块、光调制模块组成，发送端通过信道将信号送到接收端，接收端由光解调模块、电解调模块、信宿组成，信源将输入的二进制比特流传到电调制模块，电调制模块将二进制比特流转变为多载波信号传到光调制模块，光调制模块将多载波电信号转变为光强度信号传到光解调模块，光解调模块将光信号转变为电信号传到电解调模块，电解调模块实现多载波解调，将得到的比特流传到信宿，本实用新型的特点是：在光调制模块输出端加装了一个基于存储器的直流偏置模块。
本实用新型的有益效果是：整个装置实现的复杂度较低，可有效地提高光能量利用率、降低峰值平均功率比。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图2是加装直流偏置模块后的一个实施例的工作流程示意图；
图3是通过缓存器来实现直流偏置模块原理示意图。
图中，1.信源、2.电调制模块、3.光调制模块、4.光解调模块、5.电解调模块、6.信宿、7.直流偏置模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型装置进行详细说明。
如图1中所示，一种自由空间光通信多载波调制装置，发送端由信源1、电调制模块2、光调制模块3组成，发送端通过信道将信号送到接收端，接收端由光解调模块4、电解调模块5、信宿6组成，信源1将输入的二进制比特流传到电调制模块2，电调制模块2将二进制比特流转变为多载波信号传到光调制模块3，光调制模块3将多载波电信号转变为光强度信号传到光解调模块4，光解调模块4将光信号转变为电信号传到电解调模块5，电解调模块5实现多载波解调，将得到的比特流传到信宿6。
所述的光调制模块(3)输出端加装了一个基于存储器的直流偏置模块7。
如图2中所示，是在光调制模块(3)输出端加装了一个基于存储器的直流偏置模块7后的一种收发信机的工作流程示意图。本实用新型利用了QPSK调制方式。输入的二进制数据流首先经过编码模块，然后经过数字调制模块，即每log2M＝log24个比特被映射为一个符号(M为符号空间的符号个数)，同时插入导频序列以便接收端用来信道估计，将这些串行符号串并变换成N路并行符号，每一个符号调制N个正交子载波中的一个，加入循环前缀，再经过并串变换及直流偏置模块7，再进行传输，然后再读入N个符号，重复以上过程，每N个子载波和被称为一个OFDM符号。在接收端，信号首先经过去直和串并变换模块，去除循环前缀，然后经快速傅立叶变换，再经过星座逆映射，最后经过解码得到原二进制数据流。
OFDM的基本原则是将高速数据流分解成多路低速数据流，然后在多个子载波上同时进行数据传输。由于数据被分解到多个低速的子载波上进行并行传输，所以符号持续时间变长，降低了符号间干扰(ISI)。OFDM系统中插入循环前缀后可以避免ISI并减小ICI，但经过信道衰落，某些子信道可能会完全被淹没。因此，即使在大多数子载波上都能做到无差错检测，但整个系统的误比特率(BER)却会由于接收信号幅度很小的个别子信道的影响而很高，甚至高达0.5。为了避免这种现象出现，需要引入前向纠错编码(FEC)。在子载波中引入纠错编码，较差子信道中的部分差错被纠正后可达到一定的性能。通常在MSM系统中可以使用的纠错技术有RS码、卷积码、交织编码、Turbo码、LDPC码等编码技术。
图3所示为通过缓存器来实现直流偏置模块功能的原理示意图。MSM电信号是形为a+bj的复数信号。其中a和b值都是实数，既可以是正值又可以是负值，通过缓存器，给一个复数信号分配四个地址，前两个为a的地址，后两个为b的地址，当a大于零时第一个地址为a的绝对值，第二个地址为0；相反当a小于0时，第一个地址为0，第二个地址为a的绝对值。同理b和a的存储方式相同。这样就将信号值转化为光强，即可以调制光载波了。在接收端可以采用固定门限法和自适应门限法来去直流偏置。
按照同步的功效分为符号同步、载波同步和采样率同步。载波同步、样值同步和符号同步由硬件电路通过硬件描述语言实现。在同步的复杂度和精度、同步捕获时间等方面进行折中的考虑。
符号同步一般包括符号粗同步和符号细同步。符号粗同步一般在接收端进行FFT之前完成，它对精度要求不高；符号细同步一般在载波同步、采样率同步后完成，它用于校正残余的符号偏差。符号同步一般首先由相关法获得同步信号，再通过一定的检测方法得到符号的起始位置。各种方法之间不同的地方主要有以下方面：一是利用来产生相关信号的序列不同；二是利用来产生相关信号的结构不同；三是产生相关信号的关系式不同。虽然方法很多，但真正计算复杂度低且同步性能佳的算法很少。将采用保护间隔、导频以及训练序列进行同步3种方法相比较而言，训练序列进行同步性能更优。本实用新型采用计算机仿真，重点研究采用训练序列进行符号同步。
在OFDM系统中，一般把载波频率偏移分为整数偏移和小数偏移。对于小数偏移，一般由符号粗同步中获得的同步信号产生载波小数频偏估计；对于整数频偏，一般采用相关法在接收端的FFT之后进行。利用导频信号进行载波整数频偏估计依然采用的是最大似然估计方法，而利用训练序列来估计则采用的对最大似然估计方法的改进。这两种方法中，第二种性能更稳健。我们通过计算机仿真对这2类方法进行仿真比较。
综上所述，本实用新型采用了MSM系统收发信机、QPSK调制方式、RS纠错码原理、缓存器等多项技术措施，通过在光调制模块输出端加装了直流偏置模块，有效的降低了整个装置实现的复杂度、峰值平均功率比，提高了能量利用率和整个装置的通信质量，取得了明显的效果。

Claims (1)

1.一种自由空间光通信多载波调制装置，发送端由信源(1)、电调制模块(2)、光调制模块(3)组成，发送端通过信道将信号送到接收端，接收端由光解调模块(4)、电解调模块(5)、信宿(6)组成，信源(1)将输入的二进制比特流传到电调制模块(2)，电调制模块(2)将二进制比特流转变为多载波信号传到光调制模块(3)，光调制模块(3)通过直流偏置模块(7)将多载波电信号转变为光强度信号传到光解调模块(4)，光解调模块(4)将光信号转变为电信号传到电解调模块(5)，电解调模块(5)实现多载波解调，将得到的比特流传到信宿(6)，其特征在于：在光调制模块(3)输出端加装了一个基于存储器的直流偏置模块(7)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102158283A (zh) * 2011-03-08 2011-08-17 西安理工大学 一种副载波调制无线光通信大气噪声抑制方法
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