雨雾天气下混合FSO/RF系统性能研究

通过对混合FSO/RF系统雨、雾天气下的误码率进行研究,从仿真结果中分析出雾是影响FSO系统的最主要因素,得出RF系统可以弥补FSO链路雾天缺陷的结论。经分析对比出雨天对FSO系统的影响要远小于雾天对FSO系统的影响。同时还对雨、雾天气情况下的开关键控（OOK）和脉冲相位调制（PPM）的性能进行了仿真分析。验证了在无线光通信系统中,PPM调制系统性能要优于OOK调制系统的性能。     

混合FSO/RF系统自动切换条件的研究

研究混合FSO/RF通信系统链路双切换理论,主要针对自由空间光通信受天气因素影响严重的问题.通过分析得出信号的码元速率与带宽成正比关系,降低码元速率即可降低噪声,从而缓解噪声的影响,提高系统信噪比;在能见度较小的天气条件下,低速的自由空间光通信系统性能仍达不到门限值,系统才将切换至射频链路.此理论使实际通信中能够更加充分的利用FSO及RF的优势进行互补,提高系统信噪比的同时又减少了信道切换的次数.     

调制反射激光通信系统及关键技术

针对传统自由空间激光通信(FSO,Free-Space Optical Communication)两端都需要装载光端机,体积、重量、功耗较大,应用受到限制的问题,提出了一种基于调制反射器(MRR,Modulating Retro-Reflector)的自由空间激光通信技术。调制反射激光通信系统为非对称系统,免去了系统的一个光端机,减轻了系统的体积、重量和功耗,能够有效地解决传统自由空间激光通信系统的应用限制。     

不同天气状况下驾驶员驾驶工作负荷分析

为有效提高驾驶员在不良天气条件下的运行安全,针对晴天、中雨、中雨+雾(能见度100 m)和中雨+雾(能见度50 m)4种不同驾驶条件,利用心率变异性(HRV)指标,对驾驶员驾驶工作负荷特性进行研究.通过随机抽取3名驾驶员,在室内进行对于高速公路不同天气场景的仿真实验,对获得的数据进行统计分析发现,驾驶员在不同天气条件下驾驶工作负荷是有差异的,驾驶工作负荷随天气条件的恶劣程度增加,驾驶环境的能见度对驾驶员驾驶工作负荷影响最大.     

雾对无线光通信系统信噪比的影响

目前,无线激光通信系统以其安全性好、高带宽、高容量、成本低以及无需频率许可等优点得到越来越广泛的应用与研究。但通常激光在雾、雪、雨等恶劣气象环境下传输时,信号却产生严重的衰减甚至会造成通信中断,因而就有必要掌握激光在恶劣气象条件下的传输效应和衰减特性。本文从雾的物理特性出发,对激光在雾媒质中的传播衰减特性进行了基础的理论研究。分别给出了无线光通信系统的数字模型、噪声模型,并对数字信噪比的计算进行了理论推导,给出了不同因素对探测器数字信噪比的影响。最后,以工作波长为810nm的激光为例,利用衰减率与透过率之间的关系,给出了在平流雾及辐射雾中数字信噪比随能见度的变化关系曲线,分析了信噪比随视场角的变化关系。该分析说明,雾的能见度对无线光通信系统接收器信号功率及数字信噪比有较大的影响。     

雾霾天气下DAML空间相干光通信系统的研究

大气湍流引起的折射率起伏会导致光信号的振幅和相位发生随机波动,同时日益严重的城市雾霾现象带来的系统性能降低问题也不可忽视.基于湍流相位波动和激光器相位噪声的缓慢时变特性,本文提出了将DAML相位估计算法应用到空间相干光通信系统中来提高系统性能,并推导了在大气湍流、激光器相位噪声以及各种天气状况衰减效应影响下,针对DQPSK信号的DAML相位估计系统的误码率,最后重点分析了在雾、霾天气条件下该系统的传输距离限制和波长选择特性.仿真结果表明:湍流相位波动造成的信噪比损失低于0.1 d B;在雾和霾天气下,相较于传统的OOK IM/DD FSO通信系统,DAML相位估计系统在不同的大气湍流环境中至少有500 m的传输距离优势;在霾和薄雾天气,传输波长为1 550 nm的DAML系统比波长为850 nm的系统的性能更优,但在能见度低于200 m的浓雾天气,系统性能基本与波长选择无关.     

高铁列车通信中无线衰落分析

为在高铁列车通信中应用无线宽带接入技术拓展车地无线通信系统,分析在此场景下的衰落模型.在高速铁路车地无线通信基本架构的基础上,分别从无线信道自由空间模型、两径模型、简化路径损耗模型等方面研究高铁无线信道的路径损耗、阴影衰落模型.通过实测数据分析和建模衰落信道,表明车地通信中无线信号传播在大尺度范围内近似于服从自由空间模型.基于实测数据,推导高铁车地通信中的中断概率表明,无线信道参数决定中断概率曲线、最低接收功率决定车地通信最大距离.与中断概率一样,小区覆盖范围曲线也由无线信道主要参数决定,但最大车地无线通信距离值与中断概率下的取值约有10%的差距.     

认知无线电多址接入系统的研究

针对认知无线电(Cognitive Radio)频谱不连续,随机性和变化性大,以及TDMA,FDMA,CDMA不适用的问题,提出了一个基于变换域通信(Transform Domain Communication System)平台的认知无线电多址接入系统.该系统发射机通过将非空闲的频谱幅度置0,实现对授权用户的躲避;采用m状态序列产生的伪随机相位矢量,生成近似正交的调制基函数实现用户的多址接入;接收端通过本地基函数与接收信号相关估计出原始数据,并理论分析了系统的误码率.仿真表明,系统的检测概率,多址接入的用户数以及收发两端基函数的不一致会影响系统的性能.该系统能利用非连续频谱,并且基函数能够自适应变化,适合认知无线电。     

2.4GHz双向功率放大器设计

当两个以上的网络互联时,由于无线局域网的工作频率较高,需要较高的发射功率来扩大其覆盖范围。而现有产品通信距离都比较小,而且实现双向收发的较少。该文提出了一种通过增大发射信号功率、提高放大接收信号灵敏度的方法,同时实现用于扩展2.4GHzISM频段802.11b/g无线局域网(WLAN)设备的工作范围的双向功率放大器的设计方法,实现了双向收发,并用ADS软件进行了仿真。仿真结果表明该设计可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。     

后向散射对陆战激光通信影响分析

激光通信抗干扰能力强、保密性好,非常适用于陆战条件下抗电磁干扰通信,对提升陆军作战能力具有重大推动作用。陆战环境复杂烟尘较重,发射的激光受到大气后向散射的影响会反射到己方的接收系统中,对接收产生一定影响,因此必须对激光通信系统后向散射的强度进行分析。根据陆战激光通信系统的特点,对收发独立口径和收发共口径的两类激光通信光系统大气后向散射进行了分析,并对系统发散角、接收视场、光轴间距等参数与后向散射强度的关系进行了仿真,为优化系统参数、减小大气后向散射对系统影响提供了参考。     

级联RS码的自由空间光通信正交频分复用系统性能分析

为了有效抵御大气散射效应和提高频谱利用率,提出了自由空间光通信正交频分复用系统．由于大气信道的不稳定性,该系统在传输过程中导致误码率很高．将里德-所罗门码引入自由空间光通信正交频分复用系统中,对其进行了半实物仿真,仿真结果表明：当误码率为10^-2时,正交频分复用较开关键控性能优越4dB;在广延雨、平流雾、沙尘天等不同的天气条件下,当误码率为10^-5时,里德-所罗门（255,223）信道编码较未编码性能优越4～5dB．正交频分复用系统和里德-所罗门码的技术能降低系统的误码率．     

水下安全监测无线磁感应通信3D路径损耗

为有效避免声信号在浅海水域受海底海面多次反射的影响,针对水下安全监测网络节点方向、位置变化的特点,以无线磁感应通信技术为通信手段,在对单向无线磁感应通信模型分析的基础上,提出了一种全向水下无线磁感应通信模型.研究结果表明:在单向无线磁感应通信模型下,接收天线法向量方向角度γ为0.5π与1.5π时,收发天线之间耦合作用消失,导致收发端无法保持正常通信.在海水环境中,由于涡流效应造成无线磁感应通信的额外损耗分别与信号频率和海水盐度的平方根成正比关系,当天线线圈半径为0.5 m,匝数为100时通信距离仅为20.0 m;在淡水环境下采用全向无线磁感应通信模型,当接收天线位置和方向变化时,其路径损耗在60～67 dB的范围内变化,能够有效解决单向通信模型中由于天线方向、位置的变化造成的通信中断问题,提高通信的可靠性,为水下安全监测网络的应用提供参考.     

含导频的OFDM信号的周期平稳特性分析

基于无线移动衰落信道下的正交频分复用系统传输模型和信号周期平稳特性理论,研究了含有导频的正交频分复用系统接收序列的周期平稳特性,并计算接收序列的周期自相关函数,为基于周期平稳特性的信号处理算法提供理论支持．理论分析和仿真结果显示,在无线衰落信道环境下,当对接收信号进行单倍于系统样点速率采样时,可以获得具有周期平稳特性的接收序列,其循环周期为此时的正交频分复用符号长度．     

支撑光网络与无线网络融合的传输技术

目的 研究基于射频光纤传输(Radio Over Fiber,ROF)技术的通信系统传输特性及ROF技术在光与无线网络融合的接入网中的应用,为“最后一公里”的接入网提供理想的解决方案.方法 分析光与无线网络融合的网络构架,对网络融合中的关键技术进行对比分析,对基于ROF技术的通信系统的传输特性进行实验研究,通过星座图观察解调的QPSK信号.结果 采用单边带滤波的传输方案以及载波抑制的传输方案,经过10.36km光纤传输之后,所得到解调信号的矢量信号误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)值为8.87％,基本保持了原始信号的性能,可有效对抗色散引入的功率衰减,实现长距离的信号传输.结论 通过选择优化的传输方案,基于ROF技术的光载无线接入技术能够满足长距离传输的通信系统对于信号质量的要求.     

多波长可见光双二进制信号传输性能的研究

搭建了多波长LED可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统,采用了低通滤波器-光双二进制(Low Pass Filter-Optical Duobinary,LDF-ODB)的调制方案,实现了波长为450 nm、550 nm和650 nm的可见光信号10 m的传输距离,并分析了3种可见光信号的传输性能。仿真结果证明了光双二进制调制与解调技术应用于可见光通信系统的可行性。通过比较不同波长VLC系统的Q值、眼图、接收灵敏度等,结果证明:采用450 nm波长收发信号的系统,其接收灵敏度高于应用其余波长的系统;采用550 nm波长收发信号的系统具有最小的接收功率代价值。因此,在实际应用中,当系统接收灵敏度要求较高时,采用450 nm波长收发信号的方案具有优势;若同时兼顾接收功率代价值的影响,建议选择采用550 nm波长收发信号的方案。上述研究结果为VLC系统的调制、解调和多波长的实际应用提供了可参考方案。     

强度调制直接检测非正交光时域重叠复用系统

时域重叠复用是提升通信系统频谱效率和性能的有效方式,设计了基于强度调制直接检测的非正交光时域重叠复用系统,并进行实验验证。论文比较了非正交光时域重叠复用系统与同速率脉冲振幅调制系统的性能。实验结果表明,在矩形成型条件下经2重,3重,4重非正交光时域重叠复用系统调制的信号与相同比特速率的4电平,8电平,16电平脉冲振幅调制系统的信号相比,达到硬判决前向纠错门限所需的最小接收光功率分别降低了2.5dB,4.5dB和8.5dB。     

基于射频芯片A7105的航模无线收发系统的设计

基于射频收发芯片A7105,通过单片机WT51F516的控制处理,设计了一款2.4 GHz六通道航模无线收发系统。此无线收发系统核心部件采用射频芯片A7105与功放芯片AP1110,并使用跳频机制进行数据传输。基于ADS软件分析射频芯片外围电路和天线的阻抗特性并得到了50Ω阻抗匹配电路。此系统成功实现了100 m范围内的无线信号发射接收,具有成本低廉、功耗小、接收距离远的特点,并且能够应用在中低端航模中。     

岩溶地质条件下无线传感网络的设计与实现

针对特定岩溶地质条件下恶劣的自然环境和通信条件,基于SimpliciTI通信网络协议,采用ADF7021射频收发芯片、STM32处理器芯片和岩溶地质传感器,设计一种岩溶地质条件下的无线传感网络通信系统。实验结果表明,该通信系统可用于在没有公共移动蜂窝网络信号覆盖的岩溶地质环境,将传感器采集到的数据进行处理后发送给数据中心,数据中心将数据发送给服务器,并实时显示在岩溶地质监测数据共享平台上,供用户和研究人员进行观测、提取和分析。     

基于正交小波的超宽带无线通信多址接入方式--波分多址

与传统的通信技术相比较,超宽带(UWB)通信系统在信号波形选择方面具有更大的灵活性.基于正交小波理论,一种新的UWB多址接入方式--波分多址(WDMA)被提出.在这种多址接入方式中,具有正交性的尺度函数(t)与小波函数ψ(t) 波形被设计作为UWB脉冲波形,借助m序列理论,将2种函数波形均匀地分配给多个用户以实现多址接入.性能分析及仿真比较表明,与传统的TH-PPM和DS-BPM UWB多址系统相比较,WDMA UWB系统用户容量显著提高.     

一种基于射频对消的连续波雷达收发前端设计

为解决发射信号的泄漏影响回波信号的接收问题,给出了一种基于射频对消技术的双频连续波雷达收发前端设计方法.该设计采用锁相技术实现一路X波段双频(10.2 GHz和10.22 GHz)连续波发射信号的产生,并通过四路接收通道实现双频连续波回波信号的接收,输出16路模拟中频信号.完成对发射通道、接收通道、中频滤波器和双频射频对消电路的设计及系统电路的优化,给出了对收发前端的测试.测试结果表明,利用双频连续波射频对消技术抑制雷达发射信号泄漏的效果明显,其技术指标均满足该雷达的设计要求.