弱湍流信道基于RS码的无线光通信系统调制性能分析

分析了在弱湍流信道条件下基于开关键控(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)方式的自由空间光通信(FSO)系统性能。首先推导了无线光通信未编码系统在各调制方式下的平均误码率公式,以此作为参考,在独立同分布的条件下,推导出了基于RS编码的系统平均误码率公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均误码率性能。仿真结果表明,PPM调制可获得最好的误码率性能,采用RS编码可以有效地增加信噪比增益,能够提高系统的抗干扰能力,在无线光通信系统中将有一定的应用前景。     

双伽马湍流信道下多阶脉冲位置调制误码率性能分析

基于双伽马(Gamma-Gamma)大气湍流信道,研究了采用脉冲位置调制(PPM)技术的无线光通信系统的误码率(BER)性能。推导出平均EBR的闭合表达式,该表达式适用于任意湍流强度和任意调制阶数,与数值积分相比,可显著提高计算速度。对于给定的平均EBR,对比分析了在不同湍流条件下PPM调制阶数与平均发射功率需求间的关系。结果表明,在无湍流高斯信道和弱湍流信道下,增加调制阶数可以减小平均发射功率需求;然而随着湍流的增强这种作用逐渐减小,在强湍流区,甚至出现了调制阶数越高,平均发射功率需求越大的现象。因此,在实际系统设计时,应考虑可能的湍流环境,再选择合适的调制阶数。     

一种新型的无线光通信调制方法

针对脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)等方法存在的问题,提出了一种新的双宽脉冲位置调制(DD-PPM)方式.在给出其符号结构的基础上,分析了带宽需求、传输容量和平均功率,推导出弱湍流信道下的误包率模型,并将其与开关键控调制(OOK),PPM和DPIM等典型调制方式进行了比较.理论分析和仿真结果表明,DD-PPM不仅比OOK具有更高的功率利用率和更好的差错性能,比PPM具有更高的带宽效率和传输容量,比DPIM具有相近甚至略好的差错性能,而且因符号长度固定,解调时不存在等待或缓存器溢出等问题,较DPIM更易工程实现.因而作为一种折中的调制方式,DD-PPM在无线光通信中有一定的应用场合.     

弱湍流条件下LDPC码室内FSO通信系统调制性能分析

为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,理论分析了基于开关键控、脉冲位置调制、差分脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制方式的自由空间光通信系统性能。首先推导了无线光通信未编码系统在各调制方式下的平均误比特率公式;在此基础上,将低密度奇偶校验码和置信传播算法应用到无线光通信系统中,研究了相应系统模型下的译码,并在大气湍流信道中进行了理论分析和实验仿真验证。结果表明,脉冲位置调制可获得最好的误比特率性能;采用低密度奇偶校验的大气弱湍流光通信系统比未编码的通信系统性能好,并且可以有效地增加信噪比增益,能够提高系统的抗干扰能力,在无线光通信系统中将有一定的应用前景。     

LDPC在gamma-gamma信道下的性能分析

为了提高无线光通信系统的性能,将低密度奇偶校验码作为信道编码,在已知信道状态信息的条件下,对低密度奇偶校验码(LDPC)+二进制脉冲位置调制(BPPM)系统与LDPC+开关键控(OOK)系统分别在加性高斯白噪声(AWGN)、弱湍流、中等湍流和强湍流信道中的性能进行了比较;仿真了OOK和BPPM在各个强度湍流信道下的编码增益;并对LDPC结合不同进制数的脉冲位置调制(PPM)进行了分析。结果表明,LDPC+BPPM的性能优于LDPC+OOK,且随着湍流强度的增大,前者的优势则更加明显;OOK和BPPM在AWGN、弱湍流和中等湍流信道中,编码增益都随着湍流强度的增大而增大,不同的是,OOK在中等湍流中比强湍流中的大,而BPPM则在中等湍流中的比强湍流中的小;LDPC+PPM时,从4PPM到256PPM,PPM的进制数每翻1倍,系统都有约1dB的损失。因此,在湍流信道条件下,LDPC+PPM具有较大的编码增益,且实现的复杂度较低,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

无线光通信双幅度脉冲位置调制

无线光通信脉冲位置调制(PPM)的功率利用率虽然很高,但带宽需求也非常高,在无线光通信系统中,应当充分考虑带宽需求和功率利用率的平衡问题.针对该问题,提出了一种新的双幅度脉冲位置调制(DAPPM).在给出了其符号结构之后,分析了其带宽利用率.然后,推导了弱湍流信道模型下DAPPM的误时隙率和误包率,并与OOK、PPM、DPIM和DAPIM等调制方式进行了比较.结果表明,在相同的位分辨率条件下,DAPPM的误包率虽然高于PPM和DPIM,但明显优于OOK和DAPIM.同时,DAPPM去除了PPM中冗余的时隙,且平均长度比DPIM短,从而获得了比DPIM更高的带宽利用率.     

紫外分离双脉冲位置调制误码性能分析

基于紫外非视距(NLOS)单次散射信道传输模型,分析了用于无线紫外光通信的分离双脉冲位置调制(SDPPM)方案的误码性能.介绍了SDPPM调制方案的符号结构,将该调制方案与开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)和双脉冲位置调制(D-PPM)在带宽需求、功率需求方面进行比较.利用光子计数方法,研究了无背景辐射噪声条件下SDPPM的误符率(SER).对PPM、D-PPM和SDPPM紫外通信系统的误码性能进行仿真,分析路径损耗对其影响.结果表明,SDPPM在信源比特分组长度n为5和6 bit时获得了带宽需求与功率需求的较好平衡.当SER达到10-4时,有效通信距离比D-PPM长20 m左右.同时,SDPPM调制方案降低了紫外光散射通信中因多径色散造成的码间串扰(ISI).     

一种适用于大气弱湍流信道的极化纠错编码调制方案

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,基于高斯近似的方法计算分析信道的极化现象,提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化编码调制方案,并对其性能进行了仿真分析.不同湍流强度下采用串行抵消译码算法时的仿真结果表明,相比于递归构造方案,文中所提方案在达到1e-5误码率时可获得大约1.0dB到1.4dB的编码增益提升.对极化码分别采用开关键控（OOK）调制与脉冲位置调制（PPM）时的仿真结果表明,采用2-PPM的极化编码调制方案可有效提升无线光通信链路在弱湍流条件下的译码纠错性能.     

基于脉冲位置调制的无线光通信多级编码调制及其多阶段解调译码算法

针对无线光通信脉冲位置调制(PPM)与信道编码的结合应用,提出了一种多级编码调制方案,利用多级编码的多级标签结构,将PPM符号所对应的分组比特分拆到不同子码通道的码字中,同时结合PPM的信号集分割和极大似然检测解调方法,推导了方案的多阶段解调译码算法。在弱湍流大气条件下的仿真分析表明,PPM多级编码调制相对单级编码调制在误码率10-6下获得0.85 dB以上的增益,且可实现对不同重要程度信息段的不等差错保护。在分量码码型给定的条件下,按纠错能力逐级配置分量码并采用所推导的多阶段解调译码,可为系统提供更好差错性能,优于直接的并行译码方法。     

吉比特室内无线光通信系统研究

针对红外直射信道模型设计了一种多输入多输出室内光无线通信系统,该系统在信道数达到8时可以实现1 080Mbit/s的数据率。系统采用定长数字脉冲间隔调制（FDPIM）解决脉冲位置调制（PPM）需要符号同步和数字脉冲间隔调制（DPIM）符号长度不固定所引起的问题,对FDPIM系统的符号结构、带宽、差错率特性等方面进行了分析,并与OOK、PPM和DPIM调制方式进行了比较。仿真结果表明,系统更加适合未来低成本、高数据率室内无线通信的需求。     

Research on diversity receive technology for wireless optical communication using PPM in weak turbulence atmosphere channel

In order to mitigate atmospheric turbulence, the free space optical （FSO） system model with spatial diversity is ana- lyzed based on intensity detection pulse position modulation （PPM） in the weak turbulence atmosphere. The slot error rate （SER） calculating formula of the system without diversity is derived under pulse position modulation firstly. Then as a benchmark, independent of identical distribution, the average slot error rates of the three linear combining tech- nologies, which are the maximal ratio combining （MRC）, equal gain combining （EGC） and selection combining （SelC）, are compared. Simulation results show that the performance of system is the best improved by MRC, followed by EGC, and is poor by SelC, but SelC is simpler and more convenient. Spatial diversity is efficient to improve the performance and has strong ability on resistance to atmospheric channel decline. The above scheme is more suitable for optical wire- less communication systems.     

弱湍流信道无线光通信分集接收合并技术

为了克服大气湍流所造成的信道衰落效应,分析了在弱湍流信道模型下基于强度检测脉冲位置调制方式的自由空间光通信空间（FSO）分集接收系统模型,推导了无分集系统的误时隙率计算公式。然后以此作为参考,在独立同分布的情况下,采用数值仿真的方法,分别对比分析了最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和选择性合并（SC）的误时隙率性能。结果表明,3种合并技术中,误时隙率性能改善最优的是MRC,其次是EGC,而SC的改善性能最差,但是SC实现相对容易。利用分集接收合并技术可以有效改善FSO系统的性能,并且具有较好的抗大气信道衰落能力,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

无线光通信中的定长数字脉冲间隔调制

针对脉冲位置调制(PPM)需要符号同步和数字脉冲间隔调制(DPIM)符号长度不固定所引起的问题,提出了一种新的定长数字脉冲间隔调制(FDPIM)。给出了相应的编码结构,并分析了平均功率效率和带宽需求。在弱湍流信道模型下推导了定长数字脉冲间隔调制的误包率,并与开关键控(OOK)、脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制等调制方式进行了比较分析。结果表明,定长数字脉冲间隔调制的误包率劣于脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制,但明显优于开关键控的误包率。虽然定长数字脉冲间隔调制的带宽要求较高,但不需要符号同步,相对于脉冲位置调制系统,实现的复杂性大大简化;相对于数字脉冲间隔调制,其符号长度固定,不会出现因符号时隙个数不固定所引起的调制器等待或缓冲器溢出问题。     

无线光载射频通信系统误码率性能分析

理论分析了大气湍流信道下无线光载射频通信系统的误码率,推导出从弱湍流到强湍流环境下采用BPSK调制格式的无线光载射频通信系统平均误码率闭合公式。基于公式,进行了数值仿真,仿真结果表明Rytov指数、接收天线直径和传播距离是影响系统误码率的主要因素,并讨论了误码率随这3个参数的变化趋势。最后研究了MPSK/MQAM在无线光载射频系统中的误码率性能,得到一种具有较低误码率和高比特速率的调制格式。     

跳时脉幅脉位混合调制超宽带通信性能研究

针对目前超宽带通信调制方式误码率高的问题，提出正交脉冲脉幅脉位混合调制（OAPPM）改善系统性能的方法。OAPPM调制方式是把信息调制在信号的位置和幅度上，接收端利用最佳检测器进行接收。文中分析了TH—OAPPMUWB系统的信道容量和误符号率并进行了仿真。结果表明：该方法与传统的PPM和PAM相比，降低了误符号率和系统复杂度，较好地改善了UWB通信系统性能。