無(wú)線(xiàn)光通信調(diào)制技術(shù)研究

高 輝，陳 晨，牛 犇

（1.哈爾濱石油學(xué)院；2.黑龍江東方學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080）

無(wú)線(xiàn)光通信調(diào)制技術(shù)研究

高 輝1，陳 晨2，牛 犇1

（1.哈爾濱石油學(xué)院；2.黑龍江東方學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080）

近年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，科學(xué)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，通信技術(shù)也在不斷地更新，其中，無(wú)線(xiàn)光通信調(diào)制技術(shù)在通信領(lǐng)域也得到了應(yīng)用.所謂通信的調(diào)制就是需要進(jìn)行傳輸?shù)男畔⒈患虞d到載波上的過(guò)程，調(diào)制技術(shù)即信息加載過(guò)程中所使用的加載方法.信息傳輸過(guò)程中的真實(shí)度和系統(tǒng)的誤碼特性都受到調(diào)制技術(shù)的影響，所以，調(diào)制技術(shù)在通信中十分重要，對(duì)于調(diào)制技術(shù)的研究必須重視.

無(wú)線(xiàn)光通信；強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)；偏振調(diào)制技術(shù)

1 引言

天氣情況對(duì)于激光光束在大氣中的傳輸效果影響很大，惡劣的天氣會(huì)使激光束傳輸受到阻礙，當(dāng)然就算是在天氣情況良好的時(shí)候，強(qiáng)衰減和大氣湍流效應(yīng)也會(huì)對(duì)激光光束的傳輸起到阻礙作用.由于客觀(guān)因素的影響，F(xiàn)SO系統(tǒng)的性能就會(huì)受到影響，無(wú)法達(dá)到最佳的效果.現(xiàn)階段，對(duì)于光強(qiáng)變化，對(duì)偏振特性的研究也在開(kāi)展中，但是研究成果并不顯著，而且研究相對(duì)較少，且不深入.

2 無(wú)線(xiàn)光通信調(diào)制技術(shù)

2.1 無(wú)線(xiàn)光通信調(diào)制技術(shù)概述

在無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域中，強(qiáng)度調(diào)制應(yīng)用的范圍最廣，而OOK調(diào)制是最普遍使用的一種強(qiáng)度調(diào)制方式，雖然其性能受到光強(qiáng)閃爍及信道光噪聲的影響，從而很不穩(wěn)定，但是這種調(diào)制的寬帶利用率很高.如果噪聲影響較大，強(qiáng)度調(diào)制的效果會(huì)很差.所以，為了改變這一現(xiàn)狀，研究人員在無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域中引用了一些對(duì)于系統(tǒng)的可靠性有著提高作用的新的調(diào)制方式，包括DPIM、DPPM、PPM等，當(dāng)然，這些調(diào)制方式會(huì)使寬帶的利用率降低.基于以上這些調(diào)制方式的問(wèn)題，研究人員提出了偏振調(diào)制調(diào)制技術(shù)，本文將就偏振調(diào)制調(diào)制技術(shù)進(jìn)行研究和分析.

2.2 無(wú)線(xiàn)光通信中的偏振調(diào)制技術(shù)

偏振調(diào)制技術(shù)實(shí)際上在無(wú)線(xiàn)光通信中的應(yīng)用并不廣泛，因?yàn)檫@種技術(shù)最開(kāi)始只是相干通信技術(shù)的備用技術(shù)，而且并沒(méi)有大規(guī)模的開(kāi)展開(kāi)來(lái).雖然理論上偏振調(diào)制技術(shù)相比于OOK調(diào)制技術(shù)來(lái)說(shuō)，增益明顯，但是在實(shí)際使用過(guò)程中，偏振調(diào)制因?yàn)閷?duì)于通信設(shè)備的要求較高，而現(xiàn)階段通信設(shè)備整體水平?jīng)]有達(dá)到應(yīng)用偏振調(diào)制技術(shù)的要求，所以偏振調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用效果就受到了很大的影響.

偏振調(diào)制系統(tǒng)中，一般選擇一個(gè)水平正交偏振態(tài)和垂直正交偏振態(tài)，假設(shè)水平偏振態(tài)代表的信號(hào)是“1”，而垂直偏振態(tài)的代表信號(hào)是“0”.在通信過(guò)程中，光脈沖的序列具有相同的光強(qiáng)，但是光脈沖的偏振態(tài)會(huì)有所不同，如圖1.不難發(fā)現(xiàn)，光信號(hào)在信息傳輸時(shí)其強(qiáng)度一直是固定的，而光的偏振態(tài)在不停的變化.而圖2則是這種變化在邦加球上的顯示，

圖1 PolSK調(diào)制的脈沖序列

圖2 線(xiàn)偏振PolSK調(diào)制在邦加球上的描述

基于線(xiàn)偏振光的PolSK調(diào)制，其光信號(hào)可以表示為

其四個(gè)Stokes參數(shù)表示為

在偏振調(diào)節(jié)系統(tǒng)的接收端，Stokes參數(shù)可以用相干探測(cè)的方法確定，當(dāng)然，直接探測(cè)方法也可以使用.圖3就是使用直接探測(cè)方法的示意圖，兩個(gè)光電探測(cè)器分別接收水平偏振和垂直偏振，就可以確定光信號(hào)所代表的數(shù)據(jù)內(nèi)容.當(dāng)傳送數(shù)據(jù)為‘1’時(shí)，輸出信號(hào)為

當(dāng)傳送數(shù)據(jù)為‘0’是，輸出信號(hào)為

以上式中接收到的信號(hào)光功率用i0表示，光電探測(cè)器的轉(zhuǎn)換效率用PR表示，兩個(gè)接收數(shù)據(jù)情況下總的噪聲電流分別用in,1和in,0表示.

圖3 線(xiàn)偏振PolSK調(diào)制直接探測(cè)示意圖

將兩個(gè)光電探測(cè)器的信號(hào)做差值，然后利用判定規(guī)則

對(duì)于傳輸數(shù)據(jù)就可以做出相應(yīng)的判定，進(jìn)而傳輸信息的內(nèi)容也就可以得到.差分接收方式在接收端的采用使得PolSK調(diào)制與OOK調(diào)制系統(tǒng)相比其性能有3dB的優(yōu)勢(shì).

3 結(jié)論

在無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域中，主要有強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)與偏振調(diào)制技術(shù)兩種，由于強(qiáng)度調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣且存在一定的問(wèn)題，本文主要就偏振調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究和分析，研究發(fā)現(xiàn)，由于激光的偏振態(tài)在無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域中信道中長(zhǎng)距離保持不變，所以通信系統(tǒng)的可靠性就有所保障，所以要重視偏振調(diào)制技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用.希望通過(guò)本文的分析，能夠?yàn)樘岣咂裾{(diào)制技術(shù)的應(yīng)用貢獻(xiàn)一份力量.

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〔2〕龐志勇,樸大志,鄒傳云.光通信中幾種調(diào)制方式的性能比較[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,22 (05):1-4.

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〔5〕王璞瑤,劉丹,趙怡春,劉智,付強(qiáng),劉建華.大氣激光通信系統(tǒng)偏振移位鍵控調(diào)制技術(shù)[J].紅外與激光工程,2012（10）:2712-2717.

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1673-260X（2017）03-0077-02

2016-11-22

光電子器件在通信系統(tǒng)中的新技術(shù)及應(yīng)用研究（HIP2015026）