基于正交空时分组码的空间脉冲位置调制

毛忠阳，李寅龙，刘锡国，徐建武，刘 敏，伍 强

(1.海军航空大学，山东 烟台 264001； 2.解放军91423部队，山东 莱阳 265201)

0 引 言

光空间调制(Optical Spatial Modulation, OSM)技术作为一种新型多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术，将一部分信息隐含于激光器索引序号中，额外增加了一维空间信息，能够有效提高传输速率[1-2]。Jaiswal等人将空移键控(Space Shift Keying, SSK)应用于大气激光通信[3]；在此基础上，文献[4]将脉冲位置调制(Pulse Position Modulation, PPM)引入OSM，提出空间脉冲位置调制(Spatial Pulse Position Modulation, SPPM)，可提升传输速率和误码性能；为有效权衡系统传输速率、频谱效率以及误码性能3者间的关系，在射频通信领域将空时编码与空间调制相结合，文献[5]提出了空间调制-正交空时分组码(Spatial Modulation-Orthogonal Space Time Block Codes, SM-OSTBC)；文献[6]为保证频谱效率，提出基于脉冲幅度调制的空时分组码-空间调制(Space Time Block Codes-Spatial Modulation, STBC-SM)，证明了在大气湍流信道下空时编码与空间调制级联方案的可行性。

但在大气激光通信中常采用PPM，需要针对PPM符号特点提出更为适用的级联方式。因此，针对在湍流信道中OSM误码性能较差的问题，本文提出适用于PPM的比特补码正交空时编码-SPPM(Bit Complement Orthogonal Space Time Block Codes-SPPM，BCOSTBC-SPPM)(后文简称为BC-SPPM)，发射端将空时编码与SPPM相结合增加码字间最小欧式距离，接收端可使用多探测器接收从而进一步改善系统误码性能。在保证传输速率和频谱效率的基础上，所提方式与SPPM相比有效提升了系统误码性能。

1 BC-SPPM系统模型

表1 4-PPM调制下BCOSTBC对应码字

在BC-SPPM中，使用(Nt,k,Nr)来标注系统参数，其中，Nt为发射端总激光器数目；k为每次激活的激光器数目；Nr为探测器数目。图1所示为BC-SPPM系统模型示意图，发射端对比特信息的处理流程描述如下：根据Nt和k确定激活比特b1携带的比特数，并由激光器映射确定激活的激光器序号，再由k确定调制阶数和编码矩阵维数生成传输矩阵。……