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...     

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...     

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。     

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。     

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。     

星载激光对水下目标通信可行性研究

简要分析了通信信道中各传输介质的特性,确定了合理的传输介质光学参量。并根据一定的通信系统参量,利用蒙特卡罗方法模拟了水下目标接收信号的时间和空间分布。蒙特卡罗估计误差与平均值比值的上限小于0.3%。根据模拟的结果,得出了优化的接收系统采样时隙和接收望远镜视场角,进而计算了接收信噪比。在此基础上,基于激光脉冲的脉冲位置调制(PPM)方式和最大似然检测,计算出通信系统的误码率。研究结果表明,在较恶劣环境条件下,利用星载激光系统可以实现对水下目标的良好通信。     

低复杂度的光空时网格编码

根据光通信的特点,提出一种基于脉冲位置调制(PPM)的低复杂度光空时网格码。该方案在发射端利用延迟分集思想,建立了信号在时间和空间上的关联性。在接收端采用反馈干扰抵消算法(FICA),并对消除干扰后的信号进行最大似然判决来完成译码。该方案以牺牲发射分集的性能来换取译码复杂度的降低,从而降低了对系统计算能力的要求。以天线数为2和3为例,分析了该算法与Viterbi译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,当分集增益相同时,相对于采用Viterbi译码算法的系统,所提方案的译码复杂度分别降低了93.75%和95.84%,而其误码性能的恶化仅为3dB和4.77dB。     

相关信道下无线光多输入多输出系统的平均容量

大气信道中,信道衰落以及天线间距的限制导致无线光多输入多输出(MIMO)系统的各光束间存在一定的相关性,这种相关性严重影响无线光通信系统的性能.基于脉冲位置调制(PPM)建立了相关信道下无线光MIMO系统的信道模型,并采用Wilkinson方法推导出对数正态衰落时无线光MIMO系统的平均信道容量.模拟结果表明:空间相关性的存在降低了系统的平均信道容量,而且随着总能量的增大,相关性带来的容量损失也增大.在完全相关信道中,发送端相关对信道容量产生的影响比接收端相关的影响更为严重.     

基于脉冲展宽波形的光脉冲位置调制异步采样信号的数据恢复技术

提出了一种基于脉冲展宽波形的插值与脉冲展宽效应补偿合并的数据恢复方案。该方案依据权系数同时实现了插值与脉冲展宽效应补偿,解决了时隙抽样误差和抖动问题,完成了脉冲位置调制时隙信号的数据恢复。仿真结果表明,所提出的方案具有较好的稳健性,可有效抑制时隙抽样误差和抖动。在译码时使用的抖动参数与实际抖动参数不匹配的条件下,该方案的性能仍优于将插值与脉冲展宽效应补偿分离处理的方案。该方案将插值与脉冲展宽效应补偿合并在一起,运算更简化。     

脉冲展宽下水下激光PPM信号解调方法的研究

在水下激光脉位调制(PPM)通信中,脉冲的时域展宽容易导致时隙串扰,进而严重影响通信质量。针对这一问题,对光PPM取样信号最大似然时隙(MLC)解调和最大累加计数样值(MAS)解调进行了改进。并根据激光脉冲水下传输后其能量分布的特点,在MAS解调的基础上,提出最大变权重累加计数(MVA)解调。计算机仿真结果表明,相比MAS解调,MVA解调时能明显改善时隙串扰情况下的PPM信号解调性能,并且对水下光信道的随机性有较好的自适应能力,证明了MVA解调方法的有效性,对水下激光无线通信的应用具有重要的实际意义。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于谐波拟合产生周期性三角形光脉冲串的实验研究

实验研究了一种基于谐波拟合产生周期性三角形光脉冲串的方法,方案首先利用马赫曾德调制器的载波抑制调制,获得具有周期性起伏的连续光强度信号,然后利用光纤色散所致的射频功率衰落效应,对光强度表达式中四次谐波分量进行抑制,调节调制深度后,光强度表达式将向理想三角形傅里叶展开式的前三项进行逼近,最后以谐波拟合的方式获得重复频率为射频调制频率二倍的周期性三角形光脉冲串.结合实验,在9.862 GHz和7.678 GHz射频调制频率下,获得了脉冲重复频率19.724 Gb/s(脉冲全宽约50.7 ps)和15.356Gb/s(脉冲全宽约65.1 ps)的稳定三角形光脉冲串输出,改变色散量并反向调节调制频率,可进一步改变脉冲的重复频率,所获得的实验结果与理论预期基本符合.     

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。     

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。     

Graphical offline analysis software of electron multiplier pulse signals北大核心CSCD

电子倍增器（electron multiplier,EM）工作于脉冲状态下,其阳极上输出离散的信号,考虑到电子倍增过程具有一定的统计性规律,研究EM在脉冲状态下的性能参数,需要对阳极输出的脉冲信号进行大量测试和分析。以基于打拿极电子倍增器的光电倍增管（photomultiplier tubes,PMT）为例,通过改变入射光强度使其工作在脉冲状态,利用高带宽、高采样率示波器采集其阳极输出信号。基于Python开发了一种图形化数据分析软件,用来对示波器采集的大量脉冲信号数据进行离线分析,从中可以获得PMT的电荷积分谱、增益、分辨率、后脉冲率、前沿时间等性能参数,软件采用模块化结构,根据不同的测试需求各个模块可以单独工作。该软件可以快速实现EM在脉冲状态下的性能参数分析,为EM制作工艺的优化及其在微弱信号探测领域中的应用提供了一种便利的分析手段。     

无线光通信中的增强型光空间调制

针对传统光空间调制传输速率低、激光器利用率不高等问题,提出了一种激活激光器数目可变的增强型光空间调制(EOSM)系统。通过每次激活一个或两个激光器的索引组合增大空间域映射,并结合脉冲位置调制(PPM)的特点来区分不同类的映射。详细介绍了空间域和信号域的映射规则,利用联合界技术推导出EOSM系统在弱湍流信道下的误码率的理论上界,并对EOSM系统与现有的三种光空间调制进行性能对比。结果表明:当激光器数和调制阶数固定时,EOSM系统的传输速率大于空间脉冲位置调制(SPPM)和空间脉冲幅度调制(SPAM)系统。当传输速率为6 bit/s、调制阶数为4时,EOSM系统的误码率与SPPM系统相近,但明显优于SPAM系统和广义空间脉冲位置调制(GSPPM)系统。当误码率为10~(-3)时,EOSM系统的信噪比比SPAM和GSPPM系统分别改善了约4.5 dB和1.2 dB。EOSM系统的计算复杂度比SPAM和GSPPM系统分别提高了17.78%和2.6%,比SPPM系统降低了70.2%。EOSM系统提高了激光器的利用率,大幅降低了系统的建设成本。     

基于双平行马赫-曾德尔调制器和平衡光电探测器的四倍频可调对称三角形函数波形信号发生器

提出并研究了一种基于双平行马赫-曾德尔调制和平衡光探测的四倍频可调对称三角形函数波形信号发生器.将调制非线性和多参量调控应用到可调对称三角形波形信号的产生中,可实现四倍频信号输出.通过调整调制系数β和时延量τ,可实现光电流表达式向目标函数波形微波信号傅里叶展开式前三项的近似表征,最后得到四倍于射频调制频率的周期性三角形波形信号.结合仿真研究,实现了5 GHz射频调制频率下,20 GHz 三角形波形信号的输出,通过引入拟合误差对所获得的时域波形进行误差估计,所提出的发生器可实现对称系数20％到80％之间的波形输出,且可保证拟合误差小于8％.