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无线光通信调制方式性能分析

作者：肖湘武

来源：《科学与财富》2016年第08期

摘 要：无线光通信调制方式具有一定的多样性和特殊性，误码率是一项重要性指标，能够对无线光通信系统不同调制方式的优势与不足进行科学化的衡量分析，以促进无线光通信系统的稳定运行。本文主要分析无线光通信调制方式的功率利用率、带宽利用率以及传输容量等性能，以促进无线光通信系统调制方式的优化，仅供相关人员参考。 关键词：无线光通信；调制；误码率

无线光通信是一种现代化的宽带接入方式，能够以灵活的无线方式实现短距离内的实现光纤传送，具有明显的高带宽、低误码率以及安全性高等特点。无线光通信系统有多种调制方式和解调方式，包括开关键控调制OOK、脉冲位置调制PPM以及数字脉冲间隔调制DPIM等，在实际应用中，这几种调制方式各有利弊，因此对无线光通信调制方式的性能进行分析和研究，在维护无线光通信系统稳定运行方面具有重要的作用。 1 无线光通信原理分析 1.1 通信原理及通信系统组成

就宏观层面来看，无线光通信主要以激光为信息载本，直接在空气中实现光信号的传输，也就是指在控制内直接进行语音、数据以及图像等信息的双向传输。通常情况下，无线光通信系统主要由信道、发射机以及接收机三个部分组成，并通过标准光收发机、专用望远镜以及高功率放大器等设备来进行辅助操作，促进电与光之间的有效转换。在无线光通信系统中，主要包含点对点通信、点对多点通信以及网格状通信，其中，每一端都设有专业的光接收机和光发射机，通过各设备的有效应用，促进了电信号的转换形成，并对光源进行调制，从而实现光信号的传送，促进无线光通信系统的形成和运行。 图1 无线光通信系统组成框图

无线光通信系统主要包含发射和接收这两部分，其系统组成框图见图1，可见激光器、调制器和光学发射天线组成了通信系统的发射部分，而光学接收天线、光电检测器和电信号处理器组成了通信系统的接收部分。无线光通信系统中，透镜构成了发射天线和接收天线，发射天线能够实现小截面的激光束向大截面的激光束的转变，以促进接收天线调整方位并对无线光通信的信号进行准确的接收。相关实验研究资料显示，接收天线能够将大截面的激光束汇聚成较小的光斑，促进激光束本来面目的恢复。 1.2 调制方式

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1.2.1 开关键控调制，简称OOK，在数字无线光通信系统中，通常以脉冲直接强度来进行调制，也就是说，主要通过发送信息的差异来对激光器的开与关进行控制，以保证脉冲产生的合理性和有效性。

1.2.2 脉冲位置调制。单脉冲位置调制（L-PPM）是将一个二进制的M位数据组映射为由L=2M个时隙组成的时间段上的某一个时隙处的单个脉冲信号，每一时隙称为切谱。可见，一个L位的PPM调制信号传送的信息比特为log2L。差分脉冲位置调制（DPPM）是一种在单脉冲PPM调制基础上改进的调制方式。前面提到，对于一个L-PPM符号，它的时隙数是固定的L位，其中一位为1，其它的位都为0，而L-DPPM的码组位数是不定的，它是由一串低电平后跟一位高电平构成。DPPM调制信号将PPM调制信号的1个码组中高电平以后的信号全部去掉。

1.3 脉冲间隔调制。数字脉冲间隔调制（DPIM）与DPPM类似，在DPIM中符号长度也是不固定的，并可分为无保护时隙和有保护时隙2种，有保护时隙的DPIM调制方式大多采用一个保护时隙，这样能有效地减少码间串扰的影响，该调制方式的符号Sk （ k为符号所表示的十进制数）的时隙个数为k+2，脉冲在每个符号的起始时隙L，后加一个保护空时隙，再加上k个空时隙表示信息。当接收端解调时，在判断接收到脉冲时隙后，只需要数脉冲时隙后的空时隙个数，再减1就可以了。因此DPIM在接收端只需要时钟同步而不需要符号同步，大大简化了系统的实现。

2 理想信道下的误码特性

假设无线光通信系统中信号传输的信道是比较理想的，不存在多径效应，信号状态比较稳定，并在对光功率、光学信噪比以及接收信号概率等参数进行准确计算的基础上，以理想的采样时钟和无限制系统带宽为主要数据来进行系统化分析，OOK、PPM以及PIM等调制方式的时隙误码率见表1。OOK、PPM、DPPM以及DPIM等调制方式包误码率与光学信噪比之间的变化情况如图2 所示。 表1 时隙误码率

通过对图3进行观察和分析可知，不同调制方案的平均光功率与带宽需求之间存在着密切的联系，功率需求会随着M值得增大而降低，并且带宽需求会随着增大。此种情况下表明，OOK方式具有一定的简单性，与其他调制方式相比，其带宽相对较小，但是平均发射功率较高。而PPM方式的平均法身功率较小，其误时隙率与OOK方式相比，明显低于OOK。应用PPM后进行解调时，需要保持时钟同步和符号同步，切实保证无线光通信系统的稳定高效运行。DPIM方式的平均发射功率与误时隙率都明显高于PPM。就总体情况来看，不同的调制方式在实际应用中都存在各自的优势和不足，那么在无线光通信系统的实际应用中，需要充分衡量带宽利用率及通信系统的实际需求，最大程度上对误时隙率进行有效的控制，从而切实提高无线光通信系统的可靠性，提供无线光通信服务的质量。

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结束语

就无线光通信系统的实际情况来看，其具有良好的保密性、抗电磁干扰、组网便捷性以及传输容量大等优势，在城域网扩展、宽带网零公里接入、应急通信以及保密通信等领域都得到了比较广泛的应用，在未来的通信市场发展中具有良好的应用前景。通过对无线光通信调制方式性能进行合理化分析，便于相关工作人员明确不同调制方式的利与弊，从而明确带宽利用率，积极采取适宜的调制方式来维护无线光通信系统的稳定运行。 参考文献

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