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).     

基于LED的紫外光通信调制方式研究

紫外光通信是一种具有很大潜力的短距离通信方式.针对基于LED的紫外光通信特点,详细分析了脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的调制结构.并结合MATLAB仿真结果,以开关键控调制(OOK)为基准,系统比较了各种调制方式的带宽需求、平均发射功率和误时隙率等参数.最后结合紫外光通信的工程运用特点给出了分析结论.     

弱湍流信道MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在弱湍流信道模型下基于开关键控(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)方式的多输入多输出自由空间光(MIMO-FSO)通信系统模型。首先推导了各调制方式下单输入单输出(SISO)系统的误时隙率(SER)计算公式,以此作为参考,在独立同分布的条件下,推导出MIMO-FSO系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在弱湍流信道模型下,PPM可获得最好的SER性能,采用MIMO方法能有效提高FSO系统的平均SER性能。     

分离双脉冲位置调制及其性能研究

提出了一种可应用于无线传感器网络的紫外光通信的调制方式--分离双脉冲位置调制(SDPPM,separated double pulse position modulation).在详细阐述其调制结构的基础上,分析了不同比特分组长度下SDPPM的带宽需求,推导了SDPPM的误码率表达式,讨论了SDPPM的功率需求,并与无线光通信中常用的等时隙数的调制方式开关键控(OOK,on-off keying)、脉冲位置调制(PPM,pulse position modulation)和多脉冲位置调制(MPPM,multi-PPM)进行了对比.结果表明,SDPPM的功率需求和带宽需求取得了较好的平衡,SDPPM的符号结构还决定了它在紫外光散射通信中具有更好的抗多径色散性能.     

基于FPGA平台紫外通信系统的调制技术研究

基于紫外通信系统平台对应用于移动通信和光移动通信的调制方式开关键控(OOK)、脉冲位置键控(PPM),以及新兴的差分脉冲位置键控(DPPM),数字脉冲间隔调制(DPIM)进行了性能仿真,以OOK为基准,比较了四种调制方式的平均发射功率和需求带宽参数;同时对OOK、PPM和DPPM的调制解调方式进行改进和实现,无需进行字...     

弱湍流信道中的调制技术

基于弱湍流的无线光通信系统信道模型,对开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调(DPPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)和双头脉冲间隔凋制(DH-PIM)调制方式的符号结构、发射功率、传输带宽以及误包率进行了理论推导和对比分析.结果表明,PPM必须需要符号同步和时隙同步,而 DPIM、DPPM、DH-PIM 调制只要求时隙同步.OOK的平均发射功率最大,PPM的平均发射功率最小,DH-PIM比OOK小但是比DPIM 和DPPM大,DPIM发射功率特性略优小于DPPM.当M=6时与OOK调制平均发射功率比较,PPM调制节约功率约15 dB,DPPM和DPIM调制节约功率约12 dB,当a=2时DH-DPIM调制节约功率约10 dB.OOK带宽需求最小,PPM带宽需求最大,DPIM的带宽特件略大于DPPM,DH-PIM带宽需求大于OOK但小于DPPM.当M=6时与OOK带宽比较,PPM带宽需求约为OOK的11倍,DPPM和DPIM的带宽需求约为OOK的6倍,当a=2时DH-DPIM带宽需求为OOK的3倍.在相同平均背景光子和相同平均光脉冲接收光子的条件下 PPM、DPIM、DPPM、DH-PIM和OOK调制方式的误包率依次增大.     

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。     

无线激光通信系统中DPIM技术研究

为了改善通信的带宽效率、功率需求,以及信道中信号传输的抗干扰性能,对应用于无线激光通信系统中的DPIM(数字脉冲间隔调制)方式进行了研究。通过仿真分析,比较了OOK(开关键控)、PPM(脉冲位置调制)、DPPM(差分脉冲位置调制)以及DPIM方式的功率、带宽、单位传信率和差错性能。根据DPIM的理论分析,设计了一种以FPGA(现场可编程门阵列)为核心的DPIM系统。结果表明,该调制系统性能稳定,可以达到较高的调制速率。     

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.     

可见光通信调制方式及其性能研究

为了实现白光LED室内照明以及通信的双重功能,根据可见光通信的特点,在分析开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)结构的基础上,提出一种新型反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)方式。分析比较了各种调制方式的编码结构、带宽需求以及平均发射功率,推导了系统误时隙率表达式。仿真结果表明,OOK具有最小的带宽需求,RDH-PIM可以获得最大的平均发射功率,且带宽利用率明显优于PPM和DPIM。作为一种折中的调制方式,RDH-PIM在无线光通信中有一定的应用价值。     

非视距散射光通信研究进展

以紫外光通信为代表的非视距散射光通信是针对自由空间光通信的一种补充手段,在军事局域保密通信中得到广泛应用.阐述了散射光通信中的信道建模、调制解调等关键技术的研究现状及其工作原理,介绍了当前主流的光源、光检测器、光滤波器和光学天线等关键器件,并分析其优缺点及今后可能的发展方向.     

水下无线光通信中的FDPIM性能研究

为了改善脉冲位置调制需要符号同步和数字脉冲间隔调制、双头脉冲间隔调制、多幅度脉冲间隔调制符号长度不固定所引起的接收发机结构复杂和调制器速率不固定等问题,提出将定长数字脉冲间隔调制应用于水下无线光通信系统。分析了带宽需求、传输容量,并与其它调制方式进行了比较;在给出水下无线光通信信道模型的基础上,推导了该信道中定长数字脉冲间隔调制方式的误包率表达式。结果表明,定长数字脉冲间隔调制适用于水下无线光通信系统。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

激光通信中PPM调制性能研究

高功率、超远距离的光通信需要选择合适的调制解调方式,调制方式的选择是由系统的信道特性来决定的。PPM(Pulse Position Modulation)调制由于其功率利用率较高、传输效率高和抗干扰能力强等优点在光通信系统中被广泛应用。介绍了PPM的三种调制形式,并且对PPM调制系统的组成进行了研究,着重分析了PPM的调制性能,包括信号功率谱密度、信号的传输效率及误码率,证明PPM调制在保证一定的速率和传输功率尽可能小的要求下,是空间激光通信系统的最佳选择。     

水下复合信道对GMSK无线光通信系统性能的影响

The absorption and scattering of light in seawater channel cause signal attenuation, and the turbulence of seawater causes signal amplitude fluctuation, both of which will reduce the bit error rate (BER) performance of underwater wireless optical communication (UWOC) system. The effects of the two channel characteristics on the signal performance were considered comprehensively, and a method was proposed to equate the transmission distance and turbulence probability density function to the system signal-to-noise ratio (SNR) and turbulence noise, and then the signal attenuation and turbulence noise were combined into the signal waveform to establish the underwater composite channel signal transmission model. According to the experimental system parameters, the signal transmission waveforms of Gaussian minimum frequency shift keying (GMSK) modulation under composite channel were simulated, and the one-bit difference demodulation algorithm was used to compare the demodulated waveforms with the original waveform, and the influence relationships of composite channel on the system BER performance was analyzed. The simulation experiment results show that, compared with on-off keying modulation (OOK), pulse position modulation (PPM), GMSK system can obtain the SNR gain of 3.3 dB, 4.8 dB respectively only in the attenuation channel with seawater attenuation coefficient of 0.151 m?1. Under the composite channel, GMSK modulation performance is superior to OOK modulation and PPM modulation. When the water attenuation coefficient is 0.151 m?1, and turbulence intensity variance is smaller than 0.16, GMSK modulation system has no error rate limit, the system BER is decided by signal attenuation and turbulence noise and Gaussian noise together, GMSK modulation achieves SNR gain of 4.35 dB compared with PPM modulation. Furthermore, turbulence intensity variance is greater than 0.16, system BER arrives limit, which value is determined by the turbulence intensity, and the limit value of BER increases nonlinearly with the increase of turbulence intensity.     

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.     

基于FPGA的PPM调制解调系统设计

光通信技术的蓬勃发展对调制解调技术提出了更高的要求,脉冲位置调制（PPM）有较高的平均功率利用率,传输速率以及较强的抗干扰能力,能够很好地满足实际需求。从脉冲位置调制的基本原理出发,基于FPGA对PPM调制解调系统进行设计,特别是对PPM的帧同步进行详细说明,并用Verilog HDL语言对系统进行时序仿真,验证了设计的正确性。     

大气湍流中直升机助降紫外光引导调制研究

为了研究大气湍流中不同调制方式对无线紫外光通信系统的性能影响,基于紫外光非直视通信模型,理论推导了弱湍流条件下开关键控、脉冲位置调制的误比特率。采用紫外光引导直升机助降模型,在不同调制方式下仿真分析了发射功率、通信距离、发散角、接收视场角、收发仰角对误比特率的影响。结果表明,不同调制方式的误比特率随着发射功率、发散角、接收视场角的增大而不断减小,随着通信距离、收发仰角的增大而增大; 在相同条件下,脉冲位置调制比开关键控的误比特率更低,而且随着调制阶数的增加,误比特率会越来越小。这一结果对提高紫外光通信系统在大气湍流中的抗干扰能力具有一定的应用价值。