[發(fā)明專利]基于混合調(diào)制的空間X射線通信方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110081215.0
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112787720B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉云鵬;陳文軒;湯曉斌;牟俊旭;馮兆鵬;熊飛旭
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B10/112
• 分類號: H04B10/112;H04B10/516
• 代理公司: 北京邦中知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11827
• 代理人: 方巖;張君

本申請?zhí)峁┝嘶诨旌险{(diào)制的空間X射線通信方法及裝置。所述方法包括：將待發(fā)送的串行二進制數(shù)據(jù)流調(diào)制轉(zhuǎn)換成OFDM信號；將所述OFDM信號進行脈沖形式的轉(zhuǎn)換，生成脈沖位置和脈沖強度調(diào)制的PPM/PAM電壓信號；將所述PPM/PAM電壓信號加載到柵控X射線源的柵極電壓或場致X射線源的陰極電壓，形成PPM/PAM形式的X射線信號；發(fā)送所述PPM/PAM形式的X射線信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于混合調(diào)制的空間X射線通信方法及裝置。

背景技術(shù)

X射線通信技術(shù)(XCOM)是一種利用調(diào)制X射線束作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d波的通信技術(shù)，具有低發(fā)散和高帶寬等優(yōu)點，被認為是下一代空間通信技術(shù)。由于X射線可以無衰減的穿透等離子體和在真空中傳輸幾乎沒有物理衰減的特點，可以利用X射線實現(xiàn)“黑障區(qū)”通信和深空通信。受限于X射線單色性差，只能采用X射線強度這一自由度傳輸信息，因此X射線通信系統(tǒng)采用強度調(diào)制/直接檢測的調(diào)制方案。

現(xiàn)有關(guān)于X射線通信系統(tǒng)的研究中，一般選擇實現(xiàn)簡單的單載波調(diào)制方案，例如開關(guān)鍵控調(diào)制(OOK)或脈沖位置調(diào)制(PPM)。這種單載波調(diào)制方案在其他通信系統(tǒng)中被認為會受到信道環(huán)境的影響，而造成嚴重的碼間串擾(ISI)，進而造成誤碼率的上升。而在“黑障區(qū)”通信和深空通信的應(yīng)用場景中，由于X射線的收發(fā)兩端處于相對運動狀態(tài)，且信道環(huán)境復雜，這種符號間的干擾可能造成系統(tǒng)誤碼率的上升。

多載波調(diào)制對ISI具有很強的魯棒性，因為調(diào)制符號持續(xù)時間明顯長于XCOM信道的均方根(RMS)延遲擴展。因此將具有多級正交幅度調(diào)制(M-QAM)的正交頻分復用調(diào)制方法(OFDM)有望提供更高的傳輸速率。但由于目前X射線通信采用的X射線發(fā)射源多為柵控X射線管，只能利用實數(shù)電壓信號作為柵極電壓，同時受限于柵極電壓和出射X射線通量之間的非線性，柵極電壓通常采用脈沖形式的電壓信號而不是任意波形的電壓信號。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供一種基于OFDM-PPM/PAM混合調(diào)制的空間X射線通信方法，包括：將待發(fā)送的串行二進制數(shù)據(jù)流調(diào)制轉(zhuǎn)換成OFDM信號；將所述OFDM信號進行脈沖形式的轉(zhuǎn)換，生成脈沖位置和脈沖強度調(diào)制的PPM/PAM電壓信號；將所述PPM/PAM電壓信號加載到柵控X射線源的柵極電壓，形成PPM/PAM形式的X射線信號；發(fā)送所述PPM/PAM形式的X射線信號。

根據(jù)一些實施例，所述方法，還包括：接收所述PPM/PAM形式的X射線信號；還原所述PPM/PAM形式的X射線信號成為OFDM信號。

根據(jù)一些實施例，所述將待發(fā)送的串行二進制數(shù)據(jù)流調(diào)制轉(zhuǎn)換成OFDM信號，包括：將待發(fā)送的串行二進制數(shù)據(jù)流進行串并轉(zhuǎn)換形成并行二進制數(shù)據(jù)流；對每路所述并行二進制數(shù)據(jù)流進行多級正交幅度調(diào)制，生成M-QMA調(diào)制符號；將所述M-QMA調(diào)制符號進行共軛對稱操作后進行逆快速傅里葉變換得到實數(shù)雙極性O(shè)FDM信號；為所述實數(shù)雙極性O(shè)FDM信號添加循環(huán)前綴后得到所述OFDM信號，其中，所述循環(huán)前綴時間的總長度應(yīng)滿足于不小于所經(jīng)歷信道環(huán)境的最大多徑時延時間。

根據(jù)一些實施例，所述將所述OFDM信號進行脈沖形式的轉(zhuǎn)換，生成脈沖位置和脈沖強度混合的PPM/PAM電壓信號，包括：將所述OFDM信號進行脈沖形式轉(zhuǎn)換，生成脈沖位置調(diào)制的PPM信號；將所述脈沖位置調(diào)制的PPM信號添加脈沖強度自由度，生成所述脈沖位置和脈沖強度混合的所述PPM/PAM電壓信號。

根據(jù)一些實施例，所述將所述OFDM信號進行脈沖形式轉(zhuǎn)換，生成脈沖位置調(diào)制的PPM信號，包括：將所述OFDM信號進行脈沖形式轉(zhuǎn)換，得到歸一化的OFDM信號；將所述歸一化的OFDM信號的相鄰采樣點等分為多個時隙；將當前采樣點所述歸一化的OFDM信號的幅值信息轉(zhuǎn)換成脈沖處于相鄰采樣點間不同時隙脈沖位置調(diào)制的PPM信號。

根據(jù)一些實施例，所述將所述OFDM信號進行脈沖形式轉(zhuǎn)換，得到歸一化的OFDM信號的公式為：