一種脈沖位置調制超寬帶信號生成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微波光子學、微波信號生成領域，尤其是光電混合脈沖位置調制超寬 帶信號生成技術。
【背景技術】
[0002] 超寬帶信號通信技術具有功耗低、傳輸速率高、抗干擾能力強、共享現有無線通信 頻段等優點，在無線個域網、雷達、成像、光載無線通信系統、傳感等領域存在重要應用。超 寬帶信號生成技術是超寬帶通信技術的關鍵技術之一。目前，超寬帶信號生成技術主要可 以分為兩大類：基于電學的超寬帶信號生成技術和基于光學的超寬帶信號生成技術。與傳 統電學超寬帶信號生成技術相比，基于光學的超寬帶信號生成技術具有超低功耗、可調諧 性能好、體積小、重量輕、不受電磁干擾等優勢。尤其是基于光學的超寬帶信號生成技術可 以與光載無線通信技術融合，克服傳統無線超寬帶通信系統傳輸距離短的缺點，極大地擴 展超寬帶信號的覆蓋范圍。
[0003] 就目前研究進展而言，有多種基于光學的超寬帶信號生成技術方案。其中，各種技 術方案的異同主要在于信號的調制、變換與合成的實施方法上。基于光學的超寬帶信號生 成技術方案可以生成正/負單脈沖、雙脈沖等多種超寬帶信號波形，以及強度調制超寬帶 信號、極性調制超寬帶信號、脈沖形狀調制超寬帶信號、脈沖位置調制超寬帶信號等多種調 制形式的超寬帶信號。
[0004] 現有基于光學的脈沖位置調制超寬帶信號生成技術主要是在電域或光域控制兩 路或多路合成信號之間的延時以及功率比來實現。需要指出的是這些方案都存在著一定的 局限性。一是合成信號的延時以及功率比的控制精度有限，這在一定程度上影響了生成信 號的質量；二是合成信號的延時以及功率比的控制速度有限，這在一定程度上影響了方案 的可重構性；三是這些方案一般很難生成多脈位調制超寬帶信號。
【發明內容】
[0005] 鑒于以上陳述已有方案的不足，本發明旨在提供一種脈沖位置調制超寬帶信號生 成方案，在保證了系統優異性能的前提下增強了信號產生的多樣性與靈活性。
[0006] 本發明的目的是基于如下分析和方案提出和實現的：
[0007] -種脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，信號源100生成的原始信源比特信息經 脈位映射模塊200編碼映射為脈沖位置編碼信息。脈沖位置編碼信息經光調制器400調制 成光脈沖信號，再經過光微分與合成模塊500和光電探測器600生成脈沖位置調制超寬帶 信號。
[0008] 脈位映射模塊200由串/并變換器201、脈沖位置編碼器202和并/串變換器 203構成。信號源產生的原始串行比特信息首先經過串/并變換器變換為碼長為n(n = 1，2, 3,…）比特的并行分組碼。分組后的比特信息經脈沖位置編碼器按組分別映射為對 應的脈位編碼信息，得到的并行脈沖位置編碼信息經并/串變換器變換為串行脈沖位置編 碼信息。其后串行脈沖位置編碼信息經光調制器產生對應的光脈沖位置調制信號，再經光 微分與信號合成模塊以及光電探測器生成對應的脈沖位置調制超寬帶信號。
[0009] 由于生成的超寬帶信號波形與光調制方式、微分形式和信號合成方式有關，因此 通過改變光調制方式、微分形式和信號合成方式就可以生成不同波形的脈沖位置調制超寬 帶信號。同時，脈沖位置的數量、脈沖位置調制超寬帶信號的時域、頻域等特性（如，信源信 息與脈沖位置的關系、脈沖位置調制超寬帶信號頻譜和抗干擾能力等）與串/并變換器后 的并行分組碼的碼長η以及分組碼比特信息與脈沖位置信息之間的映射關系有關。因此， 通過改變串/并變換器后的分組碼的碼長η以及分組碼比特信息與脈沖位置信息的映射關 系就可以改變脈位的數量并獲取不同時域、頻域等特性的脈沖位置調制超寬帶信號以滿足 對應的應用需求。
[0010] 經過以上設計后，本發明方法具有如下優點：本方案采用光電結合方式，功耗低、 可調諧性能好、體積小、重量輕、不受電磁干擾；可以靈活地改變脈沖位置調制超寬帶信號 的脈位數量、信號波形、信號的時域、頻域等特性，以滿足不同的應用需求。
【附圖說明】：
[0011] 圖1、為本發明系統框圖；
[0012] 圖2、脈位映射模塊的結構框圖；
[0013] 圖3、4脈沖位置調制正超寬帶信號生成實驗結果：(a)信號時域波形；(b)信號頻 譜；
[0014] 圖4、4脈沖位置調制負超寬帶信號生成實驗結果：(a)信號時域波形；(b)信號頻 譜；
[0015] 圖5、8脈沖位置調制正超寬帶信號生成實驗結果：(a)信號時域波形；(b)信號頻 譜；
[0016] 圖6、8脈沖位置調制負超寬帶信號生成實驗結果：(a)信號時域波形；(b)信號頻 譜。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0018] 如圖1所示，本發明方案由信號源100,脈位映射模塊200,激光器300,光調制器 400,光微分與合成模塊500以及光電探測器600構成。其中，脈位映射模塊由串/并轉換 器201、脈沖位置編碼器202和并/串轉換器203組成（如圖2所示）。信號源產生的原 始串行比特信息流首先經串/并轉換器變換為碼長為η的并行分組碼（如圖2所示，Iv b2，…，bn)。得到的每一組并行分組碼再經編碼映射器按照預先設定的編碼映射規則編碼映 射成對應的脈沖位置編碼信息（如圖2所示，bn，b12，…，blni)。然后，得到的并行脈沖位置 編碼信息經并/串變換器變換為脈沖位置編碼串行比特信息流，并用于驅動光調制器產生 對應的光脈沖位置調制信號。最后，得到的光脈沖位置調制信號經微分器與合成模塊以及 光電探測器即可生成對應的脈沖位置調制超寬帶信號。在具體實施過程，通過改變串/并 變換過程中并行分組碼的碼長η以及脈沖位置編碼映射的規則可以靈活地調節脈沖調制 位置的數量以及調制脈沖位置與信源信息的對應關系，以滿足不同的應用需求。表1和表2 分別給出了信源并行分組碼碼長為2比特和3比特情況下，信源信息與脈沖位置編碼之間 的映射關系。需要指出的是，并行分組碼與脈沖位置編碼/映射的關系并不是唯一，可以根 據實際應用需求進行改變。而且，每一組并行碼對應的脈沖位置編碼的長度也可以根據實 際應用需求進行改變。
[0019] 表1 2比特信源信息的脈位編碼映射關系
[0024] 為了驗證該方案的有效性，圖3(a)和（b)分給出了 4脈沖位置調制超寬帶信號的 時域波形和頻譜實驗結果（對應于信源并行分組碼碼長為2比特的情況。）。從圖3 (a)的 時域波形結果可以清晰地看到經脈沖位置調制后超寬帶信號的脈沖位置與信源信息之間 的映射關系。從圖3(b)的頻譜結果可以看到，產生的脈沖位置調制超寬帶信號的頻譜符合 FCC標準。另外，為了驗證此方案的靈活性，我們也給出了不同信源并行分組碼碼長度情況 下的實驗結果。圖5(a)和（b)分別給出了 9脈沖位置調制超寬帶信號的時域波形和頻譜 實驗結果（對應于信源并行分組碼碼長為3比特的情況。）。接著我們改變光調制方式、微 分形式與信號合成方式，得到了不同波形的脈沖位置調制超寬帶信號。圖3和圖4分別給 出了 4脈沖位置調制正/負超寬帶信號的時域波形和頻譜實驗結果，圖5和圖6分別給出 了 9脈沖位置調制正/負超寬帶信號的時域波形和頻譜實驗結果。
[0025] 綜上所述，本發明的特征主要具有以下幾點：（1)在電域通過位置編碼將信源信 息映射為脈沖位置編碼信息，然后在光域將經光調制后的脈沖位置編碼信號經微分與合成 和光電探測后生成對應的脈沖位置超寬帶信號；(2)通過改變串/并變換過程中信源信息 分組的長度以及編碼映射的方式可以改變脈沖位置調制過程中脈沖位置的數量；（3)通過 改變串/并變換過程中信源信息分組的長度以及編碼映射的方式可以改變脈沖位置與信 源信息的映射關系，從而改變信號的頻域、時域等特性。（4)通過改變光調制方式、光微分與 合成方式可以生成不同波形的脈沖位置調制超寬帶信號。
【主權項】
1. 一種脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，其特征在于，信號源（100)產生的原始信 源比特信息經脈位映射模塊（200)編碼映射為脈沖位置編碼信息；脈沖位置編碼信息經光 調制器（400)調制成光脈沖信號，再經過光微分與信號合成模塊（500)和光電探測器（600) 生成脈沖位置調制超寬帶信號； 脈位映射模塊（200)由串/并變換器（201)、脈沖位置編碼器（202)和并/串變換器 (203)構成；信號源產生的原始串行比特信息首先經過串/并變換器變換為碼長為n(n= 1，2, 3,…）比特的并行分組碼；分組后的比特信息經脈沖位置編碼器按組分別映射為對應 的脈位編碼信息，得到的并行脈沖位置編碼信息經并/串變換器變換為串行脈沖位置編碼 信息；其后，串行脈沖位置編碼信息經光調制器產生對應的光脈沖位置調制信號，再經光 微分與信號合成模塊以及光電探測器生成對應的脈沖位置調制超寬帶信號。2. 根據權利要求1所述之脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，其特征在于，通過改變 光調制方式、光微分形式與信號合成方式生成不同波形的脈沖位置調制超寬帶信號。3. 根據權利要求1或2所述之脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，其特征在于，通過改 變串/并變換過程中信源信息分組的長度以及編碼映射的方式改變脈沖位置調制過程中 脈沖位置的數量。4. 根據權利要求1或2所述之脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，其特征在于，通過改 變串/并變換過程中信源信息分組的長度以及編碼映射的方式改變脈沖位置與信源信息 的映射關系，從而改變信號的時域、頻域等特性。5. 根據權利要求1所述之脈沖位置調制超寬帶信號生成方法，其特征在于，所述光微 分與信號合成模塊（500)中的微分器可以是普通光濾波器、光柵、保偏光纖或光干涉結構。
【專利摘要】本發明公開了一種脈沖位置調制超寬帶信號生成方法。原始信源信息經脈位映射模塊編碼映射為對應的脈沖位置編碼信息后經光調制器加載到光載波上。調制后的光信號在光域經微分、合成以及光電轉換后可以生成脈沖位置調制超寬帶信號。本發明方法在保證生成高性能多脈沖位置調制超寬帶信號的基礎上，實現了多脈沖位置調制超寬帶信號生成的多樣性，豐富了脈沖位置調制超寬帶信號生成技術尤其是基于光電混合技術生成脈沖位置調制超寬帶信號的靈活性。
【IPC分類】H04B1/7163
【公開號】CN105227211
【申請號】CN201510530738
【發明人】易安林, 閆連山, 羅斌, 潘煒, 陳智宇, 蔣林, 葉佳
【申請人】西南交通大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月26日