室内可见光无载波幅度相位调制系统性能分析

针对室内可见光通信调制技术问题,提出翻转光无载波幅度相位调制和单极性光无载波幅度相位调制两种功率有效的调制方案,二者分别采用"正、负模块极性分组"以及"零值位置极性编码"方法实现信号单极性处理,以满足可见光通信"强度调制/直接检测"的要求.基于朗伯辐射模型,考虑到高斯背景光噪声的可见光直射传输信道,推导了包括直流偏置光无载波幅度相位调制在内的三种调制方案的误比特率闭式表达式,仿真验证了其准确性.在此基础上,分析比较了三者频带利用率,讨论了信道参量对光无载波幅度相位调制系统误码性能的影响,结果表明,在5m×5m×3m的室内场景下,与发射机辐射角为30°和45°相比,0°时的系统误码性能分别优于6.9dB和29.9dB;收发机距离为1m时,误码性能比2m时改善近12dB.     

纠错编码对多速率OCDMA系统性能的改善

将纠错编码(ECC)和素数跳频码技术结合起来,研究了基于纠错编码的多速率OCDMA系统的结构方案,并对未进行纠错编码的多速率OCDMA系统及经过纠错编码的多速率OCDMA系统的误码性能进行了模拟分析和比较。结果表明:如果两系统使用相同码长的光地址码,则经过纠错的编码系统同未经过纠错的编码系统相比,其误码率有了明显的改善;在保持两系统信息传输速率和码片间隔相等的条件下,恰当地选取纠错编码系统的码长,不仅误码性能可得到改善,而且可降低编码器和解码器的制作难度和成本。     

光码分多址系统中光学相关接收机判决阈值的分析

介绍了光码分多址系统中常用地址码（一维扩时码、二维码和三维码）的特点，并对它们各自的互相关均值和方差进行了理论分析。基于非相干光码分多址系统中光学相关接收机的基本原理，结合不同的用户地址码，对系统误码率性能进行了分析，得到了接收机最佳判决阈值与地址码基本特性参数和系统同时用户数间的关系。最后，给出了数值仿真结果。结果表明，对于采用特定地址码的光码分多址系统，只有选择合适的接收机判决阈值，系统的误码率性能才能达到最佳。研究结果对光码分多址系统中接收机判决阈值的选取具有一定的参考作用。     

基于最大值判决及光硬限幅器的光码分多址并行干扰抑制系统

针对光码分多址（OCDMA）的多用户干扰问题,提出一种引入光硬限幅器、基于最大值判决的光码分多址并行干扰抑制系统.该系统在发送端对比特“0”和比特“1”分别使用一个地址码和它的移位变形进行映射,以避免发送比特“0”时无光脉冲通过的问题,实现并行干扰抑制;在接收端光电检测器前引入一个光硬限幅器,判决电路采用最大值判决,以避免门限判决所引起的误判,进一步减小多用户干扰.阐述了其工作原理,系统采用光正交码作为地址码,PIN光电检测器,分析推导了系统的误码率表达式,进而对新型系统的多用户干扰抑制作用进行误码性能仿真.仿真结果表明,当信号光子到达率为25时,新型系统比常规系统的误码性能改善10个数量级以上,比常规并行干扰抑制系统改善2个数量级以上.     

降低频谱编码光码分多址系统干扰的实验研究

讨论了频谱编码光码分多址系统的多址干扰和噪声特性.选用m序列为地址码,利用可调谐布喇格光栅阵列实现了频谱编码,实验研究了在基于布喇格光栅编解码的光码分多址系统中可以利用平衡检测接收的方法消除多址干扰,但光源的频谱不平坦性,编解码器的不一致性都会降低平衡检测克服多址干扰的效果.讨论了差拍噪声对系统性能的影响,并提出了采用互补分配波长的新的编码方式,与原有系统相比,用户容量增大一倍,同时可以降低差拍噪声,使系统输出端噪声影响进一步降低.     

自动补偿高效的差分相位编码QKD系统

提出一种自动补偿高效实用的改进型差分相位编码量子密钥分发方案.在Alice端采用偏振型强度调制器对连续激光进行调制，产生任意个相干脉冲进行差分相位调制编码；在Bob端采用双FM干涉仪代替传统的M-Z干涉仪，自动补偿了环境引起的偏振抖动，提高了系统的干涉稳定度.简化了系统的结构，提高了密钥生成效率，增强了系统的安全性.在实验上实现了稳定的80km量子密钥分配，误码率<4%. 关键词： 量子保密通信 量子密钥分发 差分相位编码 偏振型强度调制器     

新型多速率光码分多址实现方案的研究

提出了一种新颖的多速率光码分多址系统的实现方案,使得光码分多址系统能够同时传输不同速率的用户信号。对系统的误码性能进行了理论分析,并讨论了在系统中加入硬件限幅器以提高系统性能的可能性。以同时传输两种不同速率信号为例,将系统与变码长光码分多址系统的误码性能进行了仿真和比较。分析表明,随着速率的增加,虽然地址码字的性能有一定下降,但其整体性能仍优于变码长的多速率的光码分多址系统。最后,设计了相应的实验,验证了码字的性能和实现多速率光码分多址系统的可能性。     

16进制相移幅度调制光信号的传输性能研究

分析了光纤通信系统中十六进制差分相移幅度键控光信号的色散与非线性传输性能.依据该信号的调制和解调原理,理论上推导了背靠背系统中的最佳消光比值为1.43 dB.在此基础上,建立了40 Gbps的十六进制差分相移幅度键控光传输系统模型.仿真结果表明:该信号的谱宽仅为二进制幅度键控的四分之一|就抗色散和非线性传输性能表现而言,十六进制差分相移幅度键控光信号的相位支路均强于幅度支路.。     

基于光编/解码技术的抗截获通信系统研究

为了增强光纤通信系统的物理层安全性,提出了一种基于光编/解码技术的新型抗截获通信系统。由于传统地址码的码字容量都相对较小,合法用户使用的地址码容易受到窃听者的强力搜索攻击。一旦用户地址码被获得,光纤信道中传输的所有用户信息将可被窃听者窃取。为了解决这个问题,构造了一种大容量的二维跳频/扩时地址码,并描述了可重构编/解码器的实现方法;设计了一种新型的抗截获通信系统方案,建立了窃听信道模型;最后,利用VPI transmission Maker Optical Systems仿真软件,验证了抗截获通信系统的传输性能和安全性能。仿真结果表明,基于光码分多址的编/解码技术,可以实现一种高速率、长距离的抗截获通信系统。     

16进制相移幅度调制光信号的传输性能研究

分析了光纤通信系统中十六进制差分相移幅度键控光信号的色散与非线性传输性能.依据该信号的调制和解调原理,理论上推导了背靠背系统中的最佳消光比值为1.43dB.在此基础上,建立了40Gbps的十六进制差分相移幅度键控光传输系统模型.仿真结果表明:该信号的谱宽仅为二进制幅度键控的四分之一;就抗色散和非线性传输性能表现而言,十六进制差分相移幅度键控光信号的相位支路均强于幅度支路.     

New design of spectral amplitude coding in OCDMA with zero cross-correlation

A zero cross-correlation (ZCC) code is proposed to reduce the impact of system impairment and multiple access interference (MAI) in spectral amplitude coding optical code division multiple access (SAC-OCDMA) system. Bit-error-rate (BER) performance is derived taking into account the effect of some noises. The key to an effective OCDMA system is the choice of efficient address codes with good or almost zero correlation properties for encoding the source. The use of ZCC code can eradicate phase induced intensity noise (PIIN) which will contribute to better BER. Thus, we demonstrate, theoretically, the performance of optical ZCC code. It is shown that optical ZCC code can accommodate more users simultaneously for the typical error rate of optical communication system of 10⁻⁹. The result indicates that the established system not only preserves the capability of suppressing MAI, but also improves bit-error-rate performance as compared to the conventional coders.     

基于超结构光纤光栅的全光编解码性能分析

分析了光码分多址(OCDMA)系统中超结构光纤光栅(SSFBG)编解码器的相关特性, 考虑了输入脉冲宽度、SSFBG编解码光栅之间的波长偏移以及光栅的折射率调制振幅对全光编解码性能的影响。结果表明, 随着输入脉冲宽度和编解码光栅之间的波长偏移量的增加, 自相关峰值旁瓣比和自互相关峰值比下降, 即编解码性能出现下降; 编解码器的插入损耗和相关性能间存在矛盾, 需要折中考虑SSFBG折射率调制振幅的选取。建立了基于SSFBG编解码器的时域相位编码OCDMA系统的数学模型, 考虑了差拍噪声、多址干扰、接收机噪声以及接收机的带宽限制对系统性能的影响, 采用全光阈值技术和turbo编码来提高相干扩时OCDMA的系统性能。     

Improvement of physical-layer security and reliability in coherent time-spreading OCDMA wiretap channel

Optical code division multiple access (OCDMA) can enhance the physical-layer security performance of optical fiber communication systems. In asynchronous coherent time-spreading OCDMA employing m sequence and Gold code, the reliability, capacity and physical-layer security of the system will degrade due to multiple access interference and beat noise. In order to enhance the physical-layer security and reliability of coherent OCDMA systems, a quasi-synchronous coherent time-spreading OCDMA wiretap channel is proposed in this paper. The influences of the extraction location, the extraction ratio, the number of active users on the physical-layer security are analyzed quantitatively. System performances are characterized by bit error rate, secrecy capacity as well as security leakage factor. The numerical results prove that the proposed scheme can improve the physical-layer security and reliability simultaneously.     

基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器

正交四相序列编码相比于二相序列具有更大的码字容量和更好的互相关特性,因此更适用于光码分多址(OCDMA)无源光接入网.提出并实现了一种基于超结构光纤光栅的正交四相光码分多址编/解码器.该编/解码器采用A族四相序列作为地址码,在制作的过程中仅需一个均匀相位掩模板即可实现编码功能,并且在性能上与传统工艺制作的编码器相当.为了与不同波长信道相匹配,提出了变信道编码技术,仿真结果表明采用该技术的编码器具有更高频谱效率,因此得到更好的编/解码性能.对一个码长63,长度4.1 cm的正交四相编/解码器进行了信息速率为2.5 Gb/s.码片速率为156 Gchip/s的编/解码实验,取得了较好的编/解码效果.     

BCH信道编码对降低快跳频OCDMA系统中色度色散的影响

提出BCH信道编码的方案来降低色度色散对降低快跳频OCDMA系统性能的影响.采用BCH信道编码后,单重合码的长度将变短,即可以用较少的波长数来构造码字,因此降低了色度色散的影响.分析结果表明,在相同的信息比特速率、脉元间隔、资用波长数的情况下,BCH信道编码能显著改善FFH-OCDMA系统的误码率性能.同时,由于单重合码的长度将变短,大大降低了光纤光栅的制作难度.由于BCH信道编码在电域中实现,其硬件技术已相当成熟,所以对整个BCH/FFH-OCDMA系统的代价影响不大.     

Design of multi-channel optical code-division multiple-access encoders and decoders based on sampled fiber Bragg gratings

An encoding/decoding scheme of multi-channel optical code-division multiple-access (OCDMA) system using sampled fiber Bragg gratings (SFBGs) is proposed and numerically investigated. A multiple-phase-shift (MPS) technique based SFBG is first developed as a dense wavelength-division multiplexing (DWDM) device to accommodated multiple channels. The OCDMA scheme is achieved through phase coding/encoding on each individual channel of the SFBG and the auto correlative ratio for each user is larger than 14.3 dB. The whole system exhibits enhanced performance in terms of the capacity and security since the OCDMA technique is simultaneously implemented for all channels using the single SFBG.     

OCDMA的一种新型码的构造及实现

提出了一种新型OCDMA多维码构造方案。该多维码是在一维EPC(扩展的素数码)时域码的基础上,对其进行PC(素数码)跳频编码,并加上了偏振信息。然后通过偏振片和FBG(布拉格光线光栅)实现这种码的编解码,详述了其特点,最后描述了使用该地址码进行信息传输的OCDMA系统结构。计算表明该新型地址码具有更大的容量,能容纳更多的用户同时通信。