基于副载波外差检测的副载波-正交频分复用系统误码性能研究

基于相干检测的正交频分复用技术是未来高速光通信技术的重要解决方案之一,由于相干光检测系统结构复杂不易实现,因此采用副载波外差检测技术检测副载波正交频分复用光信号。建立了大气湍流信道系统传输模型,推导了子载波平均载噪比(CNR)和平均误比特率(BER)的闭合表达式,数值分析了本振光功率和调制系数对系统平均误比特率的影响,并通过仿真实验进行验证。实验结果表明,与直接检测相比,副载波外差可以进一步提高平均载噪比,提升系统误码性能。当接收光功率为微瓦量级时,本振光功率约为-11 d Bm,此时可获得最佳平均载噪比,当本振光功率大于-11 d Bm时,随本振光功率增加平均载噪比逐渐降低,平均误比特率升高。弱湍流条件下,当接收光功率大于-17 d Bm时,平均误比特率为10-5以上,此时可以保证无线光通信系统的可靠性。     

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。     

无线光副载波信号的循环谱分析

以无线光通信中的副载波调制技术为背景,研究了光强调制正交相移键控信号的循环自相关和循环谱密度函数,并对实际测得的信号的循环谱和循环自相关函数进行了分析。结果表明,无线光副载波信号经过大气传输,同时受到了加性白噪声和乘性窄带随机噪声的影响,有限强度的大气湍流并未破坏正交相移键控信号的循环平稳特性。影响接收信噪比的主要因素是有用信号功率与低频噪声功率之差,通过加时间窗的方法可以有效抑制低频噪声的影响,从而提高系统接收信噪比。     

水下无线光通信自组织网性能分析

针对无线光通信工作频率高、通信频带宽、数据传输能力强、传输距离远的特点,提出建立水下无线光通信自组织网。为解决水下无线光通信点对多点通信的问题,提出了一种组合折反射镜,为建立移动自组织网（MobileAdhocNetwork,MANET）提供条件。研究利用OPNET对按需距离向量协议（AODV）进行仿真,通过设置移动节点参数模拟水下无线光通信自组织网,分析了不同网络规模、不同节点速度、不同发包率对网络的吞吐量、时延、误比特率等性能的影响。仿真结果表明,AODV在节点速度5m／s--10m／s以下,网络规模10个节点左右,发包率小于20packets／s时对网络拓扑变化的适应性较好。     

各向异性海洋湍流DHPIM无线光通信性能分析

水下无线光通信系统易受由折射率波动起伏引起的海洋湍流的影响,造成光强闪烁、光束漂移、光束扩展和波前畸变等效应,从而使光信号产生衰落,导致通信质量降低及通信性能恶化.利用扩展的惠更斯-菲涅耳原理和渐近Rytov理论分别导出有限尺寸探测器的平均接收光功率和辐照度通量方差,研究了Gamma-Gamma湍流信道模型下双头脉冲间...     

像差对星间相干光通信接收系统误码性能的影响

以空间链路方程为基础,详细推导了具有不同像差时的星间相干光通信接收系统信噪比表达式。以通信距离为60000km、速率为2Gb/s的2PSK零差同步轨道接收系统为例,通过数值仿真,全面比较了接收天线的倾斜、离焦、彗差和像散等像差对接收系统误码率(εBER)的影响。结果表明,不同像差单独作用时,倾斜像差的影响最大,象散的影响最小;不同像差相互作用时,它们中的某些能部分实现相互校正,从而降低误码率。以εBER≤10-6为比较标准,当彗差W31/λ≤1.00时,调整倾斜像差能实现它们之间的部分校正;当像散W22/λ≤0.53时,调整离焦能对像散进行部分校正。因此,在设计接收系统时,接收天线的像差所产生的影响不容忽视。这将为设计星间相干通信接收系统提供必要的理论依据。     

高效纠错编码技术在无线光通信中的性能分析

在介绍无线光通信信道及系统模型的基础上,推导了无线光通信未编码系统和RS编码系统在已知信道边信息条件下的平均误码率,从接收光功率和对数振幅起伏方差方面对RS码编码系统和Turbo编码系统的性能进行比较.仿真结果表明,采用编码方案可以有效地改善大气湍流对通信链路性能的恶化,Turbo码编码方案比RS码编码方案能更好地抗大气湍流干扰.     

指向误差对海上无线光通信误码率性能的影响分析

基于近海环境的大气信道测试链路,实时测量了大气湍流中的大气折射率结构常数、光束漂移方差和光束半径等参数的实验数据。对仅考虑湍流影响和考虑指向误差影响的无线光通信的误码率(BER)模型进行对比分析,分析考虑指向误差影响下的BER分别随大气折射率结构常数、光束漂移和光束扩展半径的变化关系。分析结果表明,实际测量的BER分布随着大气折射率结构常数的增大而变大,受到光束漂移和光斑扩展效应的影响,在大气折射率结构常数较小时,实际测量BER较理论计算的BER大10~20个数量级。     

基于BPSK的无线光通信实验研究

数字式调制与许多模拟调制方式相比,在相同的信噪比条件下误码率低.基于BPSK编码方式和微弱信号检测及单片机技术,针对光在大气通信中遇到的实际困难,提出了一种低信噪比条件下的点对点通信实验方案.该方案发送数据的相位精度高,可控性好,接收端前置放大器动态范围宽,解码能力强.     

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。     

实际大气中无线光通信的系统差错性能

无线光通信(FSO)系统的性能受大气湍流影响会产生剧烈波动。根据系统和大气参数评估系统差错性能的研究具有现实意义。以大气湍流信道和光电探测模型为基础,使用拟合概率分布替换常用的对数正态分布,建立了FSO系统差错性能的数学仿真模型,改进了湍流条件下系统误码率计算公式,并且进行全天的验证实验。实验结果显示,光强概率分布对系统性能有显著的影响,原有公式在某些情况下的计算结果有较大偏差,而改进公式的计算结果具有更好的适应性和准确性。该改进公式可有效评估湍流条件下FSO系统性能,并为相关理论研究提供参考。     

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。     

基于空间分集的海洋无线光通信轨道角动量复用系统的性能

为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰,基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动,用分步传输法模拟光束的衍射传播,在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集,仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明,轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2,误码率降低较为明显;随着模式间隔继续增大,误码率性能改善有限;误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响.     

Turbo码对快跳频光码分多址系统性能的改善

在考虑多用户干扰、色散效应和差拍噪声的情况下,分析了Turbo码对二进制脉冲位置调制(BPPM)的快跳频光码分多址(FFH OCDMA)系统性能的影响.在均匀交织器的情况下,用Turbo码的条件重量枚举函数得到了该系统的误码率的上界.数值模拟表明,Turbo码对FFH OCDMA系统的误码率性能有明显的改善,并且随着用户数的提高,Turbo码对误码率的改善程度也随之提高.也就是说,在一定的误码率性能要求下,Turbo编码的FFH OCDMA系统增加了同时使用的用户数.     

基于Turbo码的量子高斯密钥分发的数据协调

为了使加密系统中两个合法用户Alice和Bob从量子信道传送的相关的高斯连续变量X和y中获取出密钥,通过一个理想公共授权信道传送部分信息进而从不一致的X和y中得到一致的二进制密钥,这一过程称为协调.本文在样条纠错(Sliced Error Correction,SEC)和多级编码/多路译码(Multi Level coding/Multi Stage Decoding,MLC/MSD)方案的基础上,构建了一套以Turbo纠错码为基础的连续变量量子密钥分发系统的反向数据协调方案.提出了以Turbo码的校验比特流为协调信息的Slepian-Wolf编译码方案.仿真结果表明可在信道信噪比7 dB以上实现20000个连续变量序列的协调.     

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。     

大气湍流像差对空间零差二进制相移键控相干光通信误码性能的影响

通过研究不同大气湍流条件下的系统误码率(BER)来说明大气湍流引起的波前畸变给零差二进制相移键控(BPSK)相干光通信系统带来的恶劣影响。结果显示,大气湍流引起的像差可以独立于系统信噪比(SNR)作用于相干光通信系统,导致误码出现。即使在SNR无限大的情况下,当接收光信号的波面峰谷值(PV)大于一个波长后,就容易出现误码;并且随着SNR的降低,对波面PV的要求更加严格。另外,大气湍流引起的光强起伏和相位畸变会导致相干混频效率急剧下降,从而增加系统误码率。