紫外光通信调制方式的对比研究

分析了启闭键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的编码结构,然后从带宽需求、平均发射功率、传输容量和差错性能等方面对各种调制方式进行了仿真对比。结果表明,DPIM调制比PPM具有更高的传输容量和更少的带宽需求,并且解调对同步要求较低,实现更简易,并结合紫外LED阵列将作为今后实用化紫外光源的发展趋势,DPIM调制在未来紫外光通信系统的应用中将具有更大的优势。     

基于双电平脉冲宽度调制的低功耗可见光通信技术

为降低可见光通信系统中的额外功耗,对可见光通信中发光二极管结电容充放电导致的额外功耗进行了理论分析,给出了通信速率、结电容和调制方式对额外功耗的影响.基于此,提出了新型的双电平脉冲宽度调制技术,从额外功耗、带宽需求和差错性能三方面对双电平脉冲宽度调制进行了理论分析,并与非归零开关键控调制、脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制进行了对比。结果表明,双电平脉冲宽度调制和非归零开关键控调制误时隙率相同,但额外功耗仅为非归零开关键控调制的M/2,(M为调制阶数);虽然相比于脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制,双电平脉冲宽度调制需要更高的信噪比,但额外功耗仅为脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制的1/2,带宽需求也小于脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制,在功耗和带宽敏感的可见光通信系统中有较大优势。     

一种用于可见光通信的色移键控与高速可变脉冲混合调制方法

对可见光通信(VLC)中高速可调光调制方法进行了研究。提出了高速可变脉冲调制(HVPM),并与色移键控(CSK)调制混合用于VLC中,以简化CSK调制的严格同步问题,且支持精确调光。对混合调制方法的带宽利用率和误比特率进行了分析与仿真。结果表明:混合调制方法可使通信带宽利用率高于1;相比于可变开关键控(VOOK)、可变脉冲位置调制(VPPM)和多脉冲位置调制(MPPM)等典型可调光调制方式,所提出的混合调制方式具有更优的带宽利用率和高速低误比特率传输性能;在满足可见光通信照明要求时,该混合调制方法更适用于高速数据传输。     

大气激光通信中的偏振调制性能

为充分证明偏振移位键控可有效抑制大气湍流等因素的影响这一观点,对目前大气激光通信系统中广泛采用的几种强度调制和偏振移位键控技术进行详细的分析研究,从各调制方式的功率利用率、带宽需求、传输容量以及差错性能几个方面进行对比。研究结果表明,各调制方式各有千秋,不能一概而论。综合各方面性能考虑,偏振移位键控较其他几种强度调制方式更具优越性,其具有最大传输容量、最小的带宽需求和接收误码率。由此可见,偏振调制方式更适合应用于大气激光通信。     

多调制方式下的强度叠加编码多发多收大气光通信系统性能分析

对开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)下强度叠加编码多发多收(MIMO)光通信系统的性能进行了比较分析。研究表明:随着调制阶数的提高,后三种调制在平均发射功率需求方面较OOK调制有很大优势,但是相应的传输容量却有所下降。在差错性能方面,OOK调制在接收功率较低时误包率相对其它三种调制要小,当接收功率提高到一定程度时,PPM,DPPM和DPIM调制相对OOK调制均体现出了3～10dB的误包率优势。     

无线光通信新型组合脉冲调制性能分析

调制技术是影响无线光通信质量的重要因素之一,探索合适的调制方式是无线光通信的内在需要,为此,全面深入分析不同新型组合脉冲调制的性能。详细地分析了脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)等传统调制方式,以及脉冲位置宽度调制(PPWM)、差分脉冲位置宽度调制(DPPWM)、双幅度脉冲位置调制(DAPPM)和双幅度脉冲间隔调制(DAPIM)等新型组合调制方式的符号结构;全面比较了以上调制方式的平均发射功率和带宽需求;在给定模型下分析了它们的差错性能。数值结果表明:DAPPM的功率利用率最好,DPPWM的功率效率最低。当二进制比特位M取一定值时,PPM的带宽利用率最低,DPPWM的带宽利用率最高;随着M的增加,DAPPM的带宽效率与DPIM的带宽效率非常接近。而从差错性能看,在相同的信噪比RSN条件下,当M取值一定时,DAPPM的误包率与PPM接近,均优于其他组合调制方式,随着M或RSN增大,系统误包率逐渐减少;同时,通过增大PPWM的r参数、减少DAPPM的α参数,可适当改善差错性能。因此,要根据实际系统的要求选择合适的调制方式。     

可见光通信系统中光源的调制技术的研究

可见光通信系统中光源的选择及针对选用的光源所采用的几种常用调制方式:开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)、脉冲间隔调制(PIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)等并对各种调制方式在平均功率消耗、带宽效率和包误码率方面进行了对比。     

一种新的自由空间光通信调制方式——圆偏振位移键控

自由空间光通信(FSO)在开放的大气链路中传输光信号, 不可避免地会受到大气扰动和背景光噪声的影响, 导致系统的可靠性降低。为了抑制大气扰动等对FSO系统造成的不利影响, 提出一种新的光信号调制方式——圆偏振位移键控(CPOLSK)。该调制方式利用圆偏振光的两种旋光状态进行数据的传送, 接收端结合差分方法进行光信号接收。给出了CPOLSK的装置模型, 并对其性能进行了分析。与目前广泛采用的开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)方式相比, CPOLSK很好地抑制了背景光噪声的影响, 同时对光电探测器内部噪声也有一定的抑制效果。     

无背景噪声时光多输入多输出系统的信道容量

信道容量是通信系统能够达到的最大传输速率,是衡量通信系统通信能力的重要指标之一。在建立了光多输入多输出(MIMO)的信道模型之后,结合脉冲位置调制(PPM)分析了光MIMO系统的平均容量和中断容量;在无背景辐射的条件下,分别推导出了有无衰落时光MIMO平均容量封闭形式的近似表达式。在相同发射功率和传输带宽条件下,得到了光MIMO技术能成倍提高现有系统信道容量的结论。通过Monte Carlo仿真实验进一步证明了理论的正确性。     

基于低密度奇偶校验码的MPPM比特符号映射及系统性能研究

建立了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多脉冲位置调制(MPPM)的无线光通信系统模型,给出了相应系统模型下的解码算法,研究了(m,2)MPPM的比特符号映射方式,提出了用改进的遗传算法(GA)搜索的优化映射方法,最后在大气湍流信道下进行了仿真。仿真结果表明基于LDPC码和MPPM的无线光通信系统性能明显优于未编码的MPPM系统,结合LDPC码和多光束发射技术可以提高系统抗强大气湍流影响的能力;通过GA优化的映射方法在不增加系统复杂性的情况下能进一步提高系统的纠错性能,可以获得更大的编码增益。     

月地光通信的链路设计(英文)

光通信技术可以满足未来深空探测对较大带宽的需求,因此光通信技术具有很好的应用前景.本文主要对月地光通信的链路进行了设计,从而实现月地通信链路中数据的大容量传输.首先,文中对月地光通信系统链路中主要参数设计进行仿真分析,主要包括信号光的接收功率、链路容量,以及收发天线增益和信息空间损耗的近似计算.另外还对脉冲位置调制下的信息传输效率和带宽利用率进行了仿真分析.结果表明,收发天线的直径和信息帧的时隙数对通信的影响较大,在通信的过程中需要对其进行优化设计,并且光源波长的选择也要合理.因此,本文的研究对实际的月地光通信链路设计具有一定的理论指导意义.     

脉冲位置调制对脉冲式光纤激光器调制速率的影响

脉冲式光纤激光器受到其重复频率的限制,导致其数据传输速率较低,严重影响了其在通信领域的应用。为了改善其性能并使其能更好地应用到通信领域,针对脉冲式光纤激光器的这种缺点,通过三种脉冲位置调制(PPM)调制方式对其进行调制并对其性能的影响进行了实验研究。通过改变三种PPM调制的调制位数脉冲时隙宽度对脉冲式光纤激光器的调制速率的影响以及三种PPM调制方式对脉冲式光纤激光器的输出功率误码率的影响进行了仿真研究。分析结果表明,单脉冲位置调制(L-PPM)调制方式最适合脉冲式光纤激光器,可以将重复频率为200kHz的脉冲式光纤激光器的调制速率提高到1.387Mbit/s,该结果有利于脉冲式光纤激光器在通信中的应用。     

基于异步延迟采样的光通信性能监测方法

基于异步延迟采样和人工神经网络统计学习提出了一种光通信性能监测方法。通过对高速光信号进行异步延迟采样,获得信号二维幅度直方图,然后提取其中特征参数并对人工神经网络进行训练,最后以人工神经网络的预测输出实现对光信号损伤的监测。构建10 Gb/s非归零码开关键控,40 Gb/s光学双二进制码和归零码差分移相键控光通信仿真系统,并对光信噪比、色散和偏振模色散损伤进行监测。仿真结果表明,所提方法对被监测光信号的速率、码型调制格式透明,可同时准确监测多种并存的传输损伤,损伤参数监测误差小于5%。该方法具有电域处理带宽要求低、采样机制简单的特点,适用于分布式在线光性能监测。     

基于空间分集的高空平台光链路性能研究

针对高空平台不稳定性以及大气湍流对平台光通信性能的影响,提出利用空间分集技术改善高空平台光通信链路性能。在系统采用开关键控(OOK)调制条件下,利用矩母函数特性分别得到采用协作分集技术和多输入多输出(MIMO)技术的高空平台光链路误码率表达式,并求解协作通信系统中继平台的最优位置。仿真结果表明:协作分集技术与光MIMO技术对高空平台光链路性能的改善效果受到跟瞄误差的限制。采用发射选择分集的光MIMO技术对光链路的误码率性能最好。与采用重复码的MIMO方法相比,协作分集技术更适用于跟瞄误差大的通信系统。中继平台的最优位置与中继策略以及跟瞄误差无关。在中继平台最优位置附近,采用协作分集的光链路性能优于采用重复码MIMO光通信链路。     

激光通信中OOK/QPSK调制模式下图片传输特性的对比

针对目前信息爆炸式增长对于通信信道容量的更高需求,以图片传输为例,在MATLAB软件中仿真对比了激光通信中开关键控(On-Off Keying,OOK)调制和正交位移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)调制这两种常见的调制方式下,图片经过加性高斯噪声信道和莱斯信道传输后的传输结果;同时也对比了两种调制方式下的误码率曲线。仿真结果显示,无论是那种调制方式,接收到的图片都会随噪声的增加而出现明显劣化,但是加性高斯信道的劣化速度比莱斯信道更缓慢;在相同信道条件下,图片经过QPSK调制后的劣化程度优于OOK调制;误码率的对比结果显示QPSK调制方式的误码率明显优于OOK调制。通过仿真结果可以得出,QPSK调制在噪声环境下的性能相较OOK调制有其独特的优势,这为激光通信系统中调制方式的选择提供了参考。     

大气湍流及瞄准误差联合效应下自由空间光通信的性能

研究了Gamma-Gamma大气湍流信道下闪烁和瞄准误差联合效应对自由空间光通信的性能影响。假定自由空间光通信系统采用开关键控(OOK)强度调制直接探测(IM/DD),推导得出了系统的误码率和中断概率闭合表达式,分析了大气湍流、归一化波束宽度、平均发射功率、归一化的抖动标准差、信噪比等参数对系统性能的影响。基于推导的闭合表达式进行了数值模拟,结果表明能够在给定发射功率下通过优化波束宽度使系统性能达到最优。     

基于DPIM调制的MIMO空间光通信系统

为了抑制空间光通信中大气湍流效应和降低误包率,提出了一种引入分布式多出多入技术,基于数字脉冲间隔调制的多出多入空间光通信系统.在弱湍流信道模型和APD探测器下建立了多出多入系统链路模型,推导了最大似然检测下的最佳阈值和误包率.计算结果表明:发射分集通过多路径传输平滑接收信号光强起伏;接收分集增加孔径平滑效应,减弱接收光强起伏;在发射平均功率、接收孔径总面积和背景噪音相同的条件下,数字脉冲间隔调制的不同多出多入系统存在几乎相同的最佳雪崩光电二极管增益;比较多出多入通信系统下三种调制方式,数字脉冲间隔调制的误包率较少劣于PPM调制而大大优于OOK调制.     

基于联合编码调制的调光控制方案实现

针对可见光通信系统中闪烁抑制与调光控制功能的实现,提出了一种采用联合编码调制进行调光控制的方法。该方法利用脉冲宽度调制(PWM)匹配数据帧内与帧间的占空比,同时结合游程长度受限编码(RLL)实现闪烁抑制;通过分别采用多脉冲位置调制(MPPM)和重叠脉冲位置调制(OPPM)实现光强调节,以满足功率效率或频谱效率需求。理论分析表明,与典型的可变脉冲位置调制(VPPM)相比,占空比为0.9的MPPM的归一化功率可节省2.24dB,而占空比为0.5的OPPM的频谱利用率高出0.8bps/Hz,即OPPM具有较高的频谱效率。此外,基于FPGA平台开发实现提出2种调制方案,实验结果验证了联合调制调光方案可以在保证数据有效传输的条件下抑制光源闪烁并可进行高精度的调光控制。     

无线光通信中脉冲位置调制信号误码率的蒙特卡罗仿真

分析了在无线光通信链路中对激光脉冲应用脉冲位置调制的误码率,介绍了蒙特卡罗仿真方法的基本思想及其处理概率问题的方法步骤,并用蒙特卡罗仿真方法得到了脉冲位置调制信号的误码率.仿真结果表明,脉冲位置调制信号的误码率随入射光强的增大而减小,可用雪崩光电二极管对其进行探测以得到良好的接收性能.这对探讨脉冲位置调制光通信链路的系统特性和无线光通信接收系统的设计具有一定的参考价值.     

多脉冲位置调制卫星光通信中时钟抖动对比特错误概率影响

多脉冲位置调制(MPPM)是基于脉冲位置调制(PPM)的改进形式,已成为卫星光通信中高效调制方式。针对存在背景辐射、大气湍流、热噪声的卫星光通信信道,研究了远场激光脉冲展宽机理和时钟抖动对系统的影响。提出基于格雷码的MPPM联合编码调制方式减小时钟抖动和码间干扰影响,应用星座图设计了基于格雷码(7,2)MPPM映射方法,在相同传输带宽下(7,2)MPPM的传输效率超过16PPM的2倍。分析泊松信道下基于格雷编码的(7,2)MPPM字符错误概率和比特错误概率(BEP)。结果表明,采用格雷编码MPPM可以有效抵御定时误差并降低系统比特错误概率。