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。     

基于双模turbo码的自由空间光通信系统特性分析

在自由空间光通信(FSO)系统中,大气信道的信噪比(SNR)特性对系统的通信性能影响很大,提出了双模turbo码的编码方案.从研究大气对自由空间光通信系统的影响出发,在分析了大气信道特性后建立了大气信道信噪比和能见度的关系,详细阐述了双模turbo码的编码、译码原理.应用建立的大气信道的信噪比关系,仿真分析了大气信道的信噪比和大气能见度的关系和两种编码条件下自由空间光通信系统的误码率(BER).结果表明,对于一个实用的无线光通信系统,在要求系统的误码率低于10-5时,基于双模turbo码的系统所要求的信道信噪比比基于普通turbo码的系统的要求低1 dB.因此在相同的信噪比条件下,相对于普通turbo码,双模turbo码能有效降低系统的误码率.     

基于准正交空时分组编码的空间激光通信

准正交空时分组编码(QOSTBC)是一种正交空时编码的变换编码结构,将时间分集和空间分集相结合,具有高效的分集利用率和编码效率。QOSTBC是解决大气湍流对光通信影响的有效手段之一。在研究了大气信道特性的基础上,提出一种基于QOSTBC结构和空间分集光通信系统的信道模型;介绍了QOSTBC原理,分析了系统的信道容量和误码率(BER);利用蒙特卡罗仿真比较了采用空时分集编码与未使用分集编码系统的容量及BER的情况。结果表明,使用QOSTBC系统的信道容量随发射天线数增加而递增,误码性能得到有效改善。QOSTBC与Alamouti编码系统相比系统信噪比节省约9dB,说明该系统具有编码所提供的良好信道容量和误码性能,能够有效地抑制大气湍流对光通信所产生的光强起伏影响。     

基于Turbo码的无线相干光通信系统性能研究

为了提高无线光通信系统的性能,提出并分析了基于Turbo码的无线相干光通信系统。对无线光通信系统中的衰减和噪声进行了分析,并通过Matlab仿真得出了特性曲线。借助系统的误码率,通过对比基于Turbo码的BPSK调制的无线相干光通信系统与BPSK调制的无线非相干光通信系统和未编码无线光通信系统性能,得到无线相干光通信系统借助Turbo编码技术,可以提高系统的抗干扰能力,节省发射光功率,提高了系统性能。     

非相干能量检测UWB接收机误码率性能优化

 针对基于OOK(On-off Keying)调制的非相干能量检测UWB接收机误码率性能较差,本文通过二维参数优化,理论上证明了存在积分长度与有效信噪比的最佳参数组合使得误码性能最优,并通过训练序列来估计信噪比和搜索积分长度,在系统实现上给出了简单可靠的求解方法.其中,在系统误码率性能较高区域内,利用高斯分布近似最优判决门限精确解的方法存在较大误差,本文对该近似方法的适用性进行了深入的讨论,利用最小二乘方法对高斯近似方法进行了修正,并给出了易于工程应用的多项式系数.仿真结果表明,本文获得的最优参数组合相对于传统方法,较好地改善了接收机性能;对高斯分布近似的修正方法也有效的减小了误码率性能损失.     

基于DPSK调制的自由空间光通信性能分析

介绍了相干DPSK(差分相移键控)的调制和解调原理,并对零差解调、外差解调和MZI(马赫-曾德干涉)解调三种相干解调方式进行了理论分析。利用Matlab和Optisystem仿真软件构建了基于DPSK调制的FSO(自由空间光通信)系统,得到不同条件下系统误码性能;对三种解调方式进行了仿真,仿真结果表明,零差相干解调方式具有更好的误码性能,更适合FSO。     

无线通信系统误码率分析

无线光通信技术是当前研究的一个热点,为了对无线光通信系统的性能进行分析,采用APD探测器的Webb-Gaussian模型,对采用脉冲位置调制(PPM)方式的光通信系统性能进行分析,重点分析瞄准误差和背景光对误码率的影响,基于Matlab进行数值仿真.结果表明,要使光通信系统达到10-6的误码率,瞄准误差必须控制在0.15倍束宽以内,每个PPM时间间隙的背景光子数必须控制在20个以下.同时,计算结果表明对APD的增益系数进行优化也可以降低误码率.     

FSO-OFDM系统建模及性能仿真

由于光色散以及电子器件速率的限制,自由空间光通信(FSO)系统传输速率受限,误码性能不理想。为了充分发挥FSO的潜力,支持更高的信息传输速率和改善系统误码特性,将OFDM与FSO这两项较成熟的技术相结合,对系统进行建模并利用Matlab软件对FSO-OFDM系统进行性能仿真,验证了FSO-OFDM系统采用不同调制阶数、不同子载波数、不同保护间隔长度下系统的误码性能,为系统参数的合理选择提供了理论依据。     

大气湍流和瞄准误差下差分相移键控光通信系统的性能分析

详细研究了Gamma-Gamma湍流信道大气闪烁、信道衰落及瞄准误差对差分相移键控(DPSK)相干光通信系统误码性能、信道容量和中断概率等指标的影响。自由空间光通信(FSO)系统采用基于马赫-曾德尔调制器(MZM)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的DPSK调制/解调结构,通过广义超几何方法分析推导出有关平均误码率、平均信道容量和中断概率的闭合表达式并简化分析。在Matlab平台下进行模拟仿真,实验结果表明,系统的平均误码率和平均信道容量随湍流程度的增强而减弱;信道容量的提升可以通过增加带宽或减小抖动方差实现;当瞄准误差过大时导致中断概率增大,严重影响系统的通信性能。     

幅度失配对SIC检测器误码性能影响的定量分析

基于幅度失配率,使用高斯近似方法给出有幅度失配的串行干扰消除检测器(SIC)的近似误码率递推公式。利用该公式,讨论了SIC中由于幅度失配而引起的误码率特性。通过引入正数来刻画有幅度失配SIC误码性能与其上限(无幅度失配误码性能)的损失度,使用Lagrange中值定理和近似分析方法,推导出幅度失配率与信噪比以及之间的定量分析公式。仿真表明,该定量分析公式揭示了幅度失配对系统性能的影响程度。     

强大气湍流中基于发射分集的自由光通信

研究了强大气湍流情况下基于拉盖尔计数的自由空间光通信性能,发送端采用开关键控,接收端采用最大似然检测。还推导了采用发射分集技术的负指数信道误码率公式。理论计算与蒙特卡洛仿真结果一致。仿真表明,相比单输入单输出光通信系统,采用多输入单输出的光通信系统可以改善受强大气湍流和背景噪声影响的自由空间光通信性能。     

RoFSO系统中4FSK仿真及其误比特率性能分析

将射频技术应用到自由空间光通信具有独到的优势。为了研究自由空间光载射频技术,在四进制频移键控调制解调理论基础上,以自由空间光通信为应用背景,采用仿真,从时域角度对四进制频移键控系统进行了编码及解码研究,并推导了经过高斯噪声和瑞利信道后系统误比特率及信道容量。两种解调法的系统误比特率仿真结果表明,当信噪比为12dB时,过零检测法的系统误比特率达到10-15,明显优于相干解调法。     

Optical CDMA Coded STBC Based on Chaotic Technique in FSO Communication Systems

Free-Space Optical (FSO) can provide high-speed communications when the effect of turbulence is not serious. However, Space-Time-Block-Code (STBC) is a good candidate to mitigate this seriousness. This paper proposes a hybrid of an Optical Code Division Multiple Access (OCDMA) and STBC in FSO communication for last mile solutions, where access to remote areas is complicated. The main weakness effecting a FSO link is the atmospheric turbulence. The feasibility of employing STBC in OCDMA is to mitigate these effects. The current work evaluates the Bit-Error-Rate (BER) performance of OCDMA operating under the scintillation effect, where this effect can be described by the gamma-gamma model. The most obvious finding to emerge from the analysis is that the BER can be enhanced by orders of magnitude for different numbers of users and different values of scintillation effects using a MIMO channel as compared to Single-Input-Single-Output (SISO) one. The theoretical analysis of the derived BER, which is based on gamma-gamma model, is validated through the Monte Carlo simulation.     

基于混合噪声模型的自由空间光通信性能

针对自由空间光通信系统中光子计数技术,研究通信过程中混合噪声的影响,综合考虑相干辐射、热辐射、背景辐射及大气湍流的影响并进行系统建模,推导了基于混合噪声模型的二进制振幅键控调制方式下误码率计算方式,并通过计算机蒙特卡洛仿真结果验证了所提出算法的正确性,此外仿真结果表明大气湍流和噪声是影响自由空间光通信性能的主要因素。     

FSO-MIMO中的自适应多层空时编码

为了根据信道的时变特性来选择合适的空时编码方式,结合正交空时分组码与分层空时码的优点,并借鉴天线分组的多层空时编码原理,提出了一种在自由空间光通信多输入多输出中4×4的自适应多层空时编码方案,并用Monte Carlo法进行仿真研究。结果表明,在一定的信噪比范围内,采用自适应多层空时,编码方案在保证一定误比特率的条件下,能使数据传输速率达到最大化;采用自适应调制方式能更有效地利用资源并提高数据的传输速率。     

基于蒙特卡洛方法的频谱能量检测研究

频谱传感是下一代无线通信网络的基础。基于蒙特卡洛方法,建立了频谱能量检测的数学模型,仿真了典型信道条件下频谱能量检测的性能,并分析了相应信道条件下虚警率、信噪比、检测时间与检测率之间的关系,以及Log-Normal信道下标准差对检测率的影响。结果表明:仿真结果与理论一致,增加观察时间、提高信噪比或采用分集技术都有利于提高检测率;与理论方法比较,蒙特卡洛方法具有通用性,适用于更复杂的信道情况。     

On improving the computational efficiency of digital lightwave linksimulation

Monte Carlo simulation can be used to estimate the bit error rate (BER) in digital lightwave communication links. However, when the link includes an avalanche photodetector (APD) receiver and is operating at a low BER, Monte Carlo simulation requires excessive execution time unless assumptions are made about the APD statistics. Techniques are presented that reduce the computational resources required to estimate the BER for these systems by two orders of magnitude. The speed-up is achieved by developing anew, more efficient random number generation algorithm for APD shot noise and by applying a tail extrapolation technique to the conditional distributions at the sample-and-decide input in the receiver. Receiver thermal noise is handled analytically. Accurate BER estimates for an NRZ direct-detection system are obtained in approximately 1.5 CPU hours on a VAXstation II using a combination of these techniques     

Performance of partially coherent selection combining receiver in α-μ fading channel

In this paper the impact of the imperfect reference signal extraction is investigated, the bit error rate (BER) performance of multibranch selection combining (SC) receiver for binary and quaternary phase-shift keying (BPSK and QPSK) signals in a generalized α-μ fading channel are shown. The combined effects of imperfect phase estimation of the received signal, diversity order, fading severity and average signal-to-noise ratio (SNR) per bit on BER values are examined. The analytical results are verified by Monte Carlo simulations.     

Enhancing spectral efficiency of FSO system using adaptive SIM/M‐PSK and SIMO in the presence of atmospheric turbulence and pointing errors

This paper proposes an adaptive transmission modulation (ATM) technique for free‐space optical (FSO) links over gamma‐gamma turbulence channels.The ATM technique provides efficient utilization of the FSO channel capacity for improving spectral efficiency, by adapting the order of the phase‐shift keying modulation scheme, according to the channel conditions and the required bit error rate (BER). To overcome the channel degradation resulting from the turbulence effects as well as the pointing errors (PEs), single‐input multiple‐output (SIMO) system with maximal ratio combining (MRC) is proposed. Exact closed‐form expressions of BER and upper bound of the capacity are derived and verified by Monte Carlo simulations. The numerical results show that the proposed adaptive technique improves the spectral efficiency (SE) five times higher than the nonadaptive technique at the same BER threshold (10^?3).This improvement is achieved at signal‐to‐noise ratio (SNR) equals 27 and 42  dB in the case of atmospheric turbulence without and with PE, respectively. Furthermore, this SE could be obtained while the SNR = 30  dB by using ( 1 × 4 ) SIMO scheme with MRC and PE and having the same transmitting optical power.     

可见光通信光正交频分复用系统符号分解技术抑制LED非线性失真研究

传统重复信号限幅(ISC)技术可以减小非线性LED光正交频分复用(O-OFDM)系统的非线性限幅噪声影响。但ISC系统需要多个LED同时发光,同步和硬件实现复杂,并且误码率(BER)随着信道增益差异的增大而变大。基于此,提出基于单个LED的O-OFDM符号分解串行传输系统,对O-OFDM符号进行限幅分解,然后串行组帧,最后输入到单个LED中。推导了系统理论信噪比表达式,并建立了蒙特卡罗误码率和误差矢量幅度(EVM)仿真模型。结果表明,随着符号分解次数增大,EVM和BER性能显著变好,但通信速率略有下降,并且直流偏置会影响EVM和BER性能。本系统实现简单,避免了信道增益差异引起的BER变差问题。