大气激光通信非对称限幅光正交频分复用技术

将一种新的正交频分复用调制技术运用到大气激光通信系统中,分析了采用这种非对称限幅光正交频分复用调制技术的大气激光通信系统在大气湍流信道下的性能.在此基础上,把非对称限幅光正交频分复用调制方案与传统的开关键控及直流偏置光正交频分复用调制方案进行了比较,并在大气湍流信道中进行了仿真.仿真结果表明:非对称限幅光正交频分复用调...     

非对称限幅光正交频分复用系统中峰值平均功率比抑制方法研究

为了降低非对称限幅光正交频分复系统中高峰值平均功率比对紫外光通信系统性能的影响,根据非对称限幅光正交频分复系统的特殊信号形式,对传统压缩扩张变换算法和选择性影射算法进行了结构上的改进,将改进后的算法运用到基于非对称限幅光正交频分复技术的紫外光通信系统中,可以使系统峰值平均功率比平均得到3dB的性能改善.在此基础上,为了进一步降低系统峰值平均功率比,采用了压缩扩张变换-选择性影射串行联合算法,能够使系统峰值平均功率比降低近5dB,该联合算法能够很好地降低非对称限幅光正交频分复用系统的峰值平均功率比,可以满足紫外光通信系统的需求.     

降低可见光通信不均匀限幅正交频分复用系统非线性限幅失真的功率分配方法

针对可见光通信中不均匀限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)系统发光二极管(LED)非线性限幅失真严重的问题,提出了一种降低LED非线性限幅失真的最优功率分配方法。基于原信号直接叠加非线性限幅失真成分的限幅处理模型,分析了ACO-OFDM系统中的LED非线性限幅失真;利用有效信噪比来衡量限幅失真,将限幅失真转化为有效信噪比分析;基于有效信噪比最优的原则给出了光功率约束下降低限幅失真的最优偏置信号和ACO-OFDM信号功率分配。仿真结果表明,当信道的信噪比较低时,信道噪声起主导作用;当信道的信噪比较高时,限幅失真起主导作用。在光功率约束下若不考虑偏置信号的影响而直接取其值为LED最小输出功率限制,则系统误码率(BER)在信道信噪比大于40dB的情况下也始终大于10-2,而采用最优功率分配时可以保证系统具有较好的误码率性能,当光功率约束为200mW和250mW时,分别需要24dB和27dB的信道信噪比即可使得系统的误码率低于10-3。     

可见光通信非对称限幅光多载波码分多址系统的设计及性能分析

基于码分多址(CDMA)和非对称限幅光(ACO)正交频分复用,提出了非对称限幅光多载波码分多址系统。在视线传播和散射传播信道中,采用正交恢复合并(ORC)、最大比合并(MRC)和等增益合并(EGC)算法,推导了受限幅噪声影响时系统的信噪比,建立了蒙特卡罗误比特率(BER)仿真模型。研究结果表明,通过增大扩频序列长度可以提高BER性能。随着用户数增多,多用户间干扰增大,MRC算法性能变差,ORC算法保持了用户间的正交性,BER性能最好。所提系统的性能比反转多载波CDMA和单极性多载波CDMA系统的更好。     

光正交频分复用技术的研究新进展

本刊讯 在光正交频分复用系统中,高峰均比会使非线性效应变得更加严重。武汉光电国家实验室李蔚课题组系统地研究了正交频分复用系统的峰均比特性。发现,在采用强度调制的系统中,峰值功率的出现有两个条件：1）各个子载波上的光强度为最大;2）各个子载波的相位相同。因此,破坏子载波的同相相加的条件就可以有效地降低峰均比。     

正交频分复用在水声通信中频率同步的研究

正交频分复用（OFDM）通信系统对频率偏移比较敏感，容易导致系统性能急剧下降。水声通信中存在着严重的多普勒频率偏移，限制了OFDM技术在水下的应用。本文仿真分析了频率偏移对OFDM系统的性能影响，提出了一种适用于水声通信的频率同步方法。本方法不仅可以对固定的频率偏移进行估计，也可以对连续变化的频率偏移进行估计。仿真表明，本方法具有较高的频偏估计精度和大的频偏估计范围。湖试结果也表明，采用这种方法可有效地进行频偏估计。     

大气激光通信的实验测量

设计了大气激光通信信道测量系统，利用此系统在不同气象条件下进行了近地视距实验测量并采集了不同天气条件下的实验数据，详细分析讨论了所得实验数据并进行了误差分析．同时实验中获得了大量数据，为进一步完善大气激光信道模型提供了有力的依据．     

多波束分集深海远程正交频分复用水声通信

针对深海远程信道传播衰减大、多途扩展严重的问题,提出一种单输入多输出（SIMO）模型下的水声正交频分复用（OFDM）多波束空间分集均衡方法。建立了深海远程信道下SIMO-OFDM接收信号模型,对宽带波束形成处理后的多个到达角度的波束输出进行独立的多普勒补偿和稀疏信道估计,最后基于最大比合并实现多波束均衡。相对于远程通信中常用的单波束处理方法,所提方法可获得额外的不同到达角度的多径分集增益;且基于阵列波束形成处理可明显提升各个波束输出信噪比,避免了单阵元信噪比过低导致的信道估计误差增大的问题。所提方法的计算复杂度大于单波束均衡,但低于多阵元最大比合并均衡。基于BELLHOP的数值仿真和中国南海实验结果表明,所提方法的误码率性能明显优于单波束均衡和最大比合并均衡,且在100 km的距离上实现了通信速率199 bps的无误码通信。     

极化编码调制正交频分复用水声通信中的极化码构造方法

为进一步提高水声通信可靠性和频带利用率,针对极化编码调制的水声通信需求和信道特性,基于蒙特卡洛法提出动态水声信道认知优化统计目标参数、联合译码的判决反馈信道估计两点改进,建立了适用于编码调制水声信道中的极化码构造算法。为验证该算法性能,建立了极化编码调制水声通信的两步应用机制。通过仿真,比对并分析改进前后的极化码构造方法性能、对时变信道的鲁棒性,以及在不同映射规则下的联合比特交织和多级编码的极化编码调制水声通信性能,并与低密度校验(LDPC)编码调制系统进行对比。湖试结果表明,提出的极化编码调制水声通信方案有效保证了信息在浅水水声信道中的可靠传输,在信噪比约为14 dB、通信距离约1 km时,实现无误码传输,性能优于相同条件下的LDPC编码调制系统。     

一种光正交频分复用系统的联合相位均衡方法

正交频分复用（OFDM）技术加相干接收与数字信号处理法(DSP)的组合是超长距离光通信的理想模型。光OFDM系统对相位噪声十分敏感,必须对相位噪声进行补偿。提出一种基于正交小波基变换的光OFDM系统的联合相位均衡方案。该方案将块状导频周期性地插入OFDM信号,在接收端利用导频信息首先消除各个子载波的公共相位误差,然后采用自适应均衡方式消除每个子载波自身相位误差。仿真结果表明,对于二进制正交振幅键控(4QAM)调制信号,在采用常规的G.652光纤、100 Gb/s的相干光OFDM系统中,该联合相位补偿方法可使信号在满足传输系统的误码性能要求下,传输距离达到1000 km。     

Analysis of Methods of Performance Evaluation of Direct-Detection Orthogonal Frequency Division Multiplexing Communication Systems

Abstract

The performance assessment of orthogonal frequency division multiplexing signals in direct-detection transmission systems by using the error vector magnitude and several bit error ratio approaches is analyzed and compared through numerical simulation. It is shown that excellent accuracy of the bit error ratio estimates is obtained by a semi-analytical Gaussian approach for all the orthogonal frequency division multiplexing system configurations analyzed and that the error vector magnitude only provides reliable estimates of the system performance when the system is dominantly impaired by noise. Additionally, a novel Q-factor approach for orthogonal frequency division multiplexing optical signals showing improved bit error ratio estimates is also presented.     

自适应调制光正交频分复用系统的可变长保护间隔研究

利用保护间隔消除由色散引起的符号间干扰(ISI)对于光正交频分复用(OOFMD)系统是必不可少的.延时在不同的传输距离和传输环境下是不同的,采用固定保护长度的方式会硬响系统的功率和频谱利用率.提出了一种先进的自适应循环前缀(ACP)方法.对于多模光纤信道,循环前缀可以根据差分模延时(DMD)与传输距离确定其取值下限来消除ISI的影响.仿真实验验证,采取合适的保护间隔,在多模光纤传输10 Gb/s达1 km时,可达到与采用定长循环前缀时相同的传输性能.     

Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Orthogonal Frequency Division Multiplexing Modulation

We demonstrate a multicarrier QKD protocol for continuous-variables (CV) using the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) technique which was employed in frequency domain. The multicarrier communication formulates sub-channels from OFDM technique and physical quantum channel, each dedicated to the transmission of a subcarrier CV. In the OFDM-CVQKD scenario, the input quantum states of the legal parties are granulated into subcarrier CVs, at the receiver, the subcarriers are decoded by an unitary CV operation, which results in the recovered single-carrier CVs. Compared with the device of the multichannel parallel CVQKD protocol that utilizes N arrayed-waveguide gratings (AWG) in optical domain, this protocol shows better feasibility of implementation from both equipment and technique. We derive the formulas of the secret key rate, moreover, analyze the security in the finite-size through the OFDM-CVQKD scheme. Simulation results indicate that the OFDM-CVQKD scheme leads to improved secret key rates and higher tolerable excess noise in comparison to single-carrier CVQKD. Particularly, the secret key rate of the 64 subcarrier CVQKD has increased by roughly an order of magnitude of the single-channel CVQKD, whereas the tolerable excess noise can be controlled in a small range. The results reveal that the OFDM-CVQKD protocol provides a feasible framework for the experimental implementation of an unconditionally secure communication over standard telecommunication networks.     

基于正交频分复用无源光网络的动态带宽分配算法研究

介绍了一种应用于未来大容量、多业务接入场景下的称为光正交频分复用无源光网络的下一代接入网技术,并提出了一种基于此结构的称为基于服务质量需求的固定周期流水线轮询动态带宽分配算法.该算法通过应用二级带宽分配机制、带宽预申请机制和最小带宽申请优先原则等方法,有效地保障了在大容量、多业务接入场景下各个业务不同的服务质量需求.为研究其性能,建立了该算法的仿真模型并进行了对比仿真.仿真结果显示该算法以低时延和低抖动有效地支持快速转发业务,同时平衡了确保转发业务和尽力而为业务之间的优先性和相对公平性,并且实现了不同光网络单元间的同优先级业务带宽分配的公平性.与传统的动态带宽分配算法算法相比,基于服务质量需求的固定周期流水线轮询动态带宽分配算法具有执行效率高、算法复杂度低、性能良好等优点,并且能够更好地适应光正交频分复用无源光网络的特性,发挥网络最大的性能.     

基于正交频分复用无源光网络的动态带宽分配算法研究

介绍了一种应用于未来大容量、多业务接入场景下的称为光正交频分复用无源光网络的下一代接入网技术,并提出了一种基于此结构的称为基于服务质量需求的固定周期流水线轮询动态带宽分配算法.该算法通过应用二级带宽分配机制、带宽预申请机制和最小带宽申请优先原则等方法,有效地保障了在大容量、多业务接入场景下各个业务不同的服务质量需求.为...     

Performance Analysis of Duty-Cycle Division Multiplexing over Wavelength Division Multiplexing System

Abstract

Performance optimization of a duty-cycle division multiplexing system over 8- and 40-channel wavelength division multiplexing networks is reported in this article. The modified duty-cycle division multiplexing system with optical domain multiplexing using a dual-drive Mach–Zehnder modulator is simulated with two and three users per wavelength. Using conventional dispersion compensation, the 40 × 40-Gbps system with two and three users per channel can support 240 and 160 km of transmission distance, respectively. The dispersion management technique based on a chirped fiber Bragg grating is proposed for a 40 × 3 × 13.33-Gbps duty-cycle division multiplexing/wavelength division multiplexing system that allows double the transmission distance compared to conventional technique.     

基于光环路正交频分多址无源光网络的光拍频噪声避免方案及性能仿真(英文)

在正交频分多址无源光网络上行传输中,不同光网络单元的上行信号如果采用相同波长的不同激光器将会产生光拍频噪声,使得光网络单元的无色性难以实现.本文以正交频分多址无源光网络为研究对象,通过对系统结构的研究和相关公式的推导,分析了信号上行传输中光拍频噪声的产生原因和避免方式.针对下行发送上行载波结合光线路终端相干接收的光拍频噪声避免方案进行了仿真研究.分析了系统的抗色散方案以及色散累积和训练序列长度对系统性能的影响,给出了优化的参数设置,为系统实际应用提供了理论参考.     

Gamma-Gamma湍流信道中大气光通信系统误码特性分析

大气信道中的大气湍流是影响无线激光通信系统性能的主要因素之一, 其引起的强度闪烁效应会对接收信号的提取和还原造成很大干扰。基于Gamma-Gamma概率分布的大气湍流信道统计模型, 研究了利用副载波相移键控(PSK)强度调制技术的大气光通信系统的误码特性; 推导了副载波二进制相移键控(BPSK)及开关键控(OOK)两种调制模式下的系统误码率表达式; 对在一定条件下的大气光通信系统, 比较了副载波BPSK和OOK两种调制模式的误码特性; 分析了链路特征、接收口径尺寸、通信波长和天顶角等因素对系统误码率的影响。结果表明, 增大接收孔径和通信波长都能有效地降低系统误码率, 而天顶角的增大则会使系统误码率增加, 副载波BPSK调制模式的误码特性要优于OOK调制模式的误码特性。