一种双幅度脉冲位置调制信号产生的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号产生技术，特别涉及一种双幅度脉冲位置调制信号产生的方法。
【背景技术】
[0002] 高码率调制技术是实现空间光通信的关键技术之一。空间光通信系统要实现高功 率、广距离的通信，要求发射机激光器高速率调制。脉冲位置调制（PPM)由于功率利用率 高、传输效率高和抗干扰能力强等优点在空间光通信系统中被广泛应用。
[0003] 双幅度脉冲位置调制（DAPPM)是由脉冲位置调制（PPM)演变而来的。脉冲位置调 制最早由Pierce J. R提出，并且在空间光通信中得到应用。在脉冲位置调制系统中，发送的 数据信息决定着脉冲所在的位置。具体来说，η位的二进制信息通过编码，使信号位于一帧 中2 η个时隙位置中某一特定位置，然后调制激光器，将信号加载到光脉冲上，使发射端在特 定的时隙将光脉冲发射出去，在接收端，通过检测判决光脉冲在一个帧周期内所处的位置， 从而解码还原成二进制信息。在双幅度脉冲位置调制系统中，发送的数据信息决定着脉冲 所在的位置。具体来说，η位的二进制信息通过编码，使信号位于一帧中2 η 1个时隙位置中 某一特定位置，然后调制激光器，将信号加载到光脉冲上，使发射端在特定的时隙以两种不 同的幅度将光脉冲发射出去，在接收端，通过检测判决光脉冲在一个帧周期内所处的位置 和光脉冲的幅度，从而解码还原成二进制信息。
[0004] 双幅度脉冲位置调制采用两种幅度的脉冲表示信源比特，平均符号长度相对于 脉冲位置调制减小一半，从而提高了其带宽效率。同时双幅度脉冲位置调制符号时隙个数 固定，相对于差分脉冲间隔调制（DPIM)，更适合在通信网环境和编码信道中处理。
[0005]目前，产生脉冲位置调制信号的常用方法中是根据发送数据控制光的偏振态从而 控制光脉冲的时延，实现脉冲位置调制信号的产生，但该种方法存在码元速率低且难于产 生多进制脉冲位置信号的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于：克服已有双幅度脉冲位置调制信号及脉冲位置调制信号产生方 法存在的码元速率低的缺点。
[0007] 本发明的技术方案是提供一种双幅度脉冲位置调制信号的产生装置，其包括第一 激光器、第一分束器、第一放大器、第一声光调制器和第一任意信号发生器、第一反射镜、第 二放大器、第二声光调制器和第二任意信号发生器、第二反射镜、第三反射镜、第一凸透镜、 烧孔晶体材料和光电探测器；其特征在于：
[0008] 第一激光器发出的激光由第一分束器分为两路，一路由第一放大器进行光放大并 进入由第一任意信号发生器控制的第一声光调制器进行调制；另一路由第二放大器进行光 放大并进入由第二任意信号发生器控制的第二声光调制器进行信号调制，调制后的两路信 号由第一凸透镜打入烧孔晶体材料内，最后得出的双幅度脉冲位置调制信号由光电探测器 接收；
[0009] 第一激光器，用于产生第一光束和第二光束；
[0010] 第一分束器，用于将第一激光器产生的第一光束和第二光束分为两路；
[0011] 第一放大器，用于将第三光束和第四光束进行放大；
[0012] 第一声光调制器和第一任意信号发生器，用于产生参考光脉冲信号E1U)和探测 光脉冲信号E 3 (t);
[0013] 第一反射镜，用于反射光路；
[0014] 第二放大器，用于将第五光束进行光放大；
[0015] 第二声光调制器和第二任意信号发生器，用于产生控制光脉冲信号E2 (t);
[0016] 第二反射镜，用于反射光束；
[0017] 第三反射镜，用于反射光束；
[0018] 第一凸透镜，用于汇聚光束；
[0019] 烧孔晶体材料，在烧孔晶体材料内由于第六光束和第七光束的作用会产生光谱光 栅，将产生的光谱光栅与第八光束产生双幅度脉冲位置调制信号E dappm(t);
[0020] 光电探测器，用于探测产生的双幅度脉冲位置调制信号EDAPPM(t)。
[0021] 本发明的有益效果是：本发明解决了现有双幅度脉冲位置调制信号及脉冲位置调 制信号产生方法存在的码元速率低且难于产生多进制脉冲位置调制信号的问题。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明公开的双幅度脉冲位置调制信号产生方法流程图；
[0023] 图2为本发明产生双幅度脉冲位置调制信号所需光脉冲的时频关系图；
[0024] 图3为本发明产生双幅度脉冲位置调制信号的示意图；
[0025] 图4为本发明实施例产生的双幅度脉冲位置调制信号的仿真结果；
[0026] 图5为本发明产生双幅度脉冲位置调制信号的实验装置图；
[0027] 其中，101-第一激光器；102-第一分束器；103-第一放大器；104-第一声光调制 器；105-第一任意信号发生器；106-第一反射镜；107-第二放大器；108-第二声光调制器； 109-第二任意信号发生器；110-第二反射镜；111-第三反射镜；112-第一凸透镜；113-烧 孔晶体材料；114-光电探测器。
【具体实施方式】
[0028] 以下将参照图1-5对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0029] 如图1所示，本发明实施例进行双幅度脉冲位置调制信号产生的方法包括下列步 骤：
[0030] 步骤1、设定双幅度脉冲位置调制信号EDAPPM(t)的类型和参数，将传输速率为 Rb (单位：Gbit/s)的待发送数据分成m组η位二进制数据，然后将每个η位二进制数据组 映射为由2η 1个时隙组成的帧上，每个帧中只包含一个子脉冲；
[0031] 其具体方法包括；
[0032] a、设定所述双幅度脉冲位置调制信号Edappm (t)的两种光强幅度分别为氏与H 2，其 中氏=σΗρ?ΚσΟ。
[0033] 设定所述双幅度脉冲位置调制信号Edappm (t)的进制数为2n，n e {2, 3, 4···}，帧周 期为
一帧内有2n 1个时隙，每个所述时隙的宽度为
位：ps)，一帧中只包含一个子脉冲，设定所述双幅度脉冲位置调制信号EDAPPM(t)中的子脉 冲的脉冲宽度为
[0034] b、设N位所述待发送数据为ak= {ai，a2，…aN}，所述待发送数据的码元速率为Rb， 将N位所述待发送数据中每个η位二进制数据组映射为由2 n 1个时隙组成的帧上。所述帧 的组数为《 = I ·判断m是否为正整数，若N不能被η整除，需要对所述待发送数据信息补 η 〇,使m为正整数。第i组中的所述η位数据为（a^，aii2,…，aiin)，i e {1，2,…m}，
[0035] 分组后的所述待发送数据为ak= {a 1，1，ai，2,…J ai，n,…J ai，1，ai，2,…J ai，n,… ，~，1，~，2， ，~，rJ，中~，n - ^ N°
[0036] 需要说明的是：
[0037] 双幅度脉冲位置调制信号是将m组二进制的n位数据组映射为m个由2n 1个时隙 组成且只含有一个光强幅度可变脉冲的帧组成的信号，这种调制方式在本质上是一种相位 和幅度的联合调制。
[0038] 步骤2、根据所述帧的传输速率Rb设定所述双幅度脉冲位置调制信号E DAPPM(t)中 的子脉冲的脉冲宽度根据所述子脉冲的脉冲宽度设计光谱光栅的带宽B，确定制 备所述光谱光栅所需的两束起始时刻相同输出的线性调频光脉冲信号的参数，将所述两束 起始时刻相同输出的线性调频光脉冲信号入射到所述烧孔晶体材料中，完成所述光谱光栅 的制备；
[0039] 其中，步骤2中设计所述光谱光栅和确定所述两束光脉冲参数的方法具体包括：
[0040] a、根据所述双幅度脉冲位置调制信号EDAPPM(t)中的子脉冲的脉冲宽度，设计 光谱光栅的带宽为
[0041] b、设定两束起始时刻相同输出的线性调频光脉冲信号的频域表达式分别为：
[0043] A1为该信号的频率幅值，a i为该信号的啁嗽率，单位：Hz/s，f sl为该信号的起始 频率，单位：MHz ;
[0045] A2为该信号的频率幅值，α 2为该信号的啁嗽率，单位：Hz/s，fs2为该信号的起始 频率，单位：MHz ;
[0046] 所述两束线性调频脉冲信号的持续时间均为τ。，单位:ms，要求所述两束起始时 刻相同输出的线性调频光脉冲信号在相同频率处的时间差小于所述烧孔晶体材料的相干 时间T 2，单位：us，所述光谱光栅的寿命为所述烧孔晶体材料的粒子寿命T1，单位:ms。
[0047] c、由所述第一激光器产生所述第一光束0001，所述第一分束器将所