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。     

Gamma-Gamma湍流下新型脉冲位置调制性能分析

为改进脉冲位置调制方式的性能,结合差分脉冲位置调制和多脉冲位置调制的优势,提出一种新型差分脉冲位置调制方式。在给出其符号结构的基础上,分析了其传输容量、带宽需求和功率需求,推导出Gamma-Gamma湍流信道下自由空间光通信系统的平均误时隙率和误包率模型,仿真分析了湍流强度、传输距离和调制阶数对该系统性能的影响,并将其与开关键控和三种脉冲位置调制方式进行比较。理论分析与仿真结果表明,新型差分脉冲调制方式比单脉冲位置调制、差分脉冲位置调制和多脉冲位置调制具有更高的传输容量,比单脉冲位置调制和差分脉冲位置调制具有更低的带宽需求,比多脉冲位置调制和开关键控具有更高的功率利用率和更好的差错性能,而且不需要符号同步,可以简化系统实现的复杂度。     

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。     

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。     

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。     

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。     

无线光通信中一种迭代解调的比特交织乘积编码脉冲位置调制

针对无线光通信脉冲位置调制(PPM)与信道纠错编码的有效结合问题,提出一种大气无线光通信乘积编码PPM新方案.将比特交织和迭代技术引入分组乘积编码PPM中,利用比特交织使信号衰落变得独立,并根据最大似然准则推导得到了弱湍流高斯级联信道下PPM软解调方法,将其与分组码的软输入软输出(SISO)译码算法相结合,进行解调译码...     

焦平面图像红外无线传输系统中边沿位置调制的低功耗实现

在焦平面图像红外无线传输系统中,通过引入边沿位置调制(EPM)方式来代替传统的脉冲位置调制方式,提高了传输带宽效率。提出了基于反熔丝FPGA的EPM调制低功耗实现方案,包括输入接口、缓冲器与RLL(5,12)编码状态机的设计,以及数据恢复、脉冲提取等EPM解调关键技术的解决方案。实验系统利用EPM调制方式,在24MHz带宽条件下实现了320×240像素视频数据的低功耗红外无线实时传输,促进了焦平面图像红外无线输出的进一步实用化。     

湍流信道中的分层光空间调制

将分层技术引入光空间调制中,同时激活两个分别采用脉冲位置调制(PPM)和脉冲幅度调制(PAM)的激光器,构建一种适用于湍流信道的分层光空间调制(LOSM)系统。在详细介绍系统中层映射和比特映射原理的基础上,推导出分层光空间调制系统的误码率表达式,并利用蒙特卡罗仿真进一步验证了该方案的正确性。结果表明,与传统光空间调制系统相比,分层光空间调制系统可大大提高系统的频谱效率。在传输速率相同的情况下,(5,4,2,4)-LOSM系统的频谱效率是(8,4,16)-SPPM (空间脉冲位置调制)系统的9倍以上;当频谱效率为4 bit·s~(-1)·Hz~(-1)时,(5,4,2,4)-LOSM系统与(8,4,2)-SPAM(空间脉冲幅度调制)系统具有相同的误码性能,但前者的传输速率几乎是后者的2倍。     

大功率LED脉冲位置调制解调设计

脉冲位置调制是室内可见光通信的主要调制方式之一,它具有功率利用率高,频带利用率好,抗干扰性强的特点.为实现室内大功率白光LED照明通信,在分析PPM的原理基础上提出了一种改进的调制方式,给出了这种PPM符号的结构,并设计了大功率LED的驱动电路.其主要特点是由单片机直接输出帧同步信号加PPM信号,不设置保护时隙,其利用...     

Packet error rate analysis of OOK, DPIM and PPM modulation schemes for ground-to-satellite optical communications

Packet error rate of OOK, DPIM and PPM modulation schemes are researched for ground-to-satellite optical communication systems. Analysis process is based on threshold detection for OOK and DPIM, and optimal detection for PPM. Packet error rate of these three modulation schemes are compared for both uplink and downlink, with consideration of the turbulence introduced intensity fluctuation in the ground-to-satellite laser link. Numerical results are given, and based on it, the advantages of PPM and DPIM are discussed, with the comparison to OOK. This work can be helpful for modulation scheme selection in the ground-to-satellite laser communication system design.     

基于H-PPM的可见光通信系统RS编码性能分析

为了改善复杂交通环境下湍流信道的光强闪烁对信号的影响，研究了大气湍流光强闪烁的系统模型，并且针对PPM和DPIM等调制方法存在的问题，提出一种新型的无线光通信调制方法——头脉冲位置调制(head pulse position modulation，H-PPM)。根据湍流信道的特点，推导出基于H-PPM的可见光通信系统未编码时与RS(Reed-Solomon)码纠错后的误时隙率公式。数值仿真曲线证明，当系统误码率为10-10时，RS(15, 7)纠错码可以提高约18 dB的编码增益。由此可得，采取H-PPM调制和RS编码相结合可提高信号的质量，更有利于复杂交通环境下的可见光通信。     

Analysis of an optical logic gate using a symmetric coupler operating with pulse position modulation (PPM)

In this paper we propose the operation of an all-optical logical gate based in a symmetric nonlinear directional coupler (NLDC) operating with a pulse position modulation (PPM). The performance of a symmetric NLDC realizing two-input AND/OR logical functions, which can be applied in transmission and processing of signals in all-optical form in TDM systems, is examined. This integrated symmetric NLDC logical gate operates with two ultrashort soliton light pulses (2 ps), which are modulated in agreement with the technique of pulse position modulation (PPM). Initially, we evaluate the effect resulting of an increment in the PPM coding parameter offset (ε), for the temporal position of the output pulse, considering the anomalous group-velocity dispersion (GVD), nonlinear self phase modulation (SPM) and without loss propagation regime of input pulses, in the cores 1 and 2 of the NLDC. In this situation, we analyze the four possible situations for the two-input logical gate, modulating the 1 and 2 input pulses through temporal displacement and allowing a variation in the coding parameter offset. We can conclude that is possible to get AND/OR logical operations for the cores 1 or 2, without to insert PPM error, since a phase control (Δ?) exists applied in agreement with the logical level of the input pulse in the core 1. Finally we define the truth table, considering the adequate phase difference and coding parameter offset for the stable operation of the AND/OR logical gate based in the symmetric NLDC.     

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FPGA的紫外光DPIM调制系统设计

 为了验证数字脉冲间隔调制（DPIM）在紫外光通信中应用的可行性,设计了基于FPGA的DPIM调制和解调系统。调制过程在锁存器的控制下,将串并转换后的数据输入比较器,并与计数值相比较产生DPIM调制信号;在解调端,利用计数器检测相邻光脉冲间的空时隙数,在锁存器的控制下,恢复得到原始数据。以16-DPIM为例,随机输入一组串行二进制数据,经过调制系统得到了16-DPIM信号;同样随机输入一个16-DPIM调制信号,通过解调系统恢复得到了原始数据。并在此基础上提出了一种新型的双幅度、定长DPIM调制方式,能更好地弥补DPIM符号长度不固定的缺陷。     

大气闪烁对无线光CDMA通信系统性能的影响

将光CDMA技术应用到无线光通信中。提出了基于脉冲位置调制的二维大气无线光CDMA通信系统，并分析了该通信系统的性能。考虑多用户干扰、APD噪声以及热噪声等干扰因素的影响，采用数值分析的方法，详细分析了大气湍流引起的大气闪烁对二维无线光CDMA通信系统误码率的影响。结果表明，大气闪烁是影响二维无线光CDMA系统误码率性能的一个重要因素；当大气闪烁的对数方差较小(如σ2s=0.1)时，该系统可以实现高速率通信；当大气闪烁的对数方差较大(σ2s≥0.2)时，在有限的光功率条件下，该系统难以实现通信，需要采用信道编码技术来提高系统的误码率性能。