基于Gamma Gamma信道模型的ROFSO通信系统性能分析

分析了Gamma-Gamma大气信道模型下无线光载射频(ROFSO)通信系统传输BPSK信号的误码率性能,推导出了该系统的误码率公式,并且利用Matlab软件计算出理论值与仿真结果。研究发现,ROFSO系统与使用OOK调制的常规FSO系统相比具有良好的误码率性能,不需要门限判决,不存在性能限。同时,通过分析传输距离、接收天线孔径和大气折射率结构常数等参数对系统的影响,得到了不同参数对系统影响的规律。     

差分MSK的误码性能

本文介绍了不同解调方式下MSK的误码性能,导出了存在相关高斯噪声、判决门限抖动及信道有瑞利衰落时的差分MSK的误码公式。结果表明,存在相关高斯噪声时的差分MSK的误码率与DPSK相同;当系统存在判决门限抖动,且抖动相位ε≥10°时,系统误码性能严重下降;而信道的瑞利衰落存在将严重影响系统误码性能。     

大气湍流影响下基于自适应判决门限的逆向调制自由空间光通信系统误码率性能分析

推导了最优误码率(BER)性能对应的判决门限计算公式,并在此判决门限基础上,推导出大气湍流影响下基于自适应判决门限的逆向调制(MRR)自由空间光通信(FSOC)系统BER解析表达式,推导过程考虑了判决门限本身的干扰和探测器噪声的影响。根据所推导的表达式,仿真研究自适应判决门限参数和调制消光比对BER的影响,仿真结果表明:自适应判决门限系统BER性能优于固定判决门限17.5dB(误码率为10-5,弱湍流),并且当训练数据比特位数大于3时,自适应判决门限系统的BER性能与根据瞬时信道状态信息计算判决门限系统的BER性能相近。     

等重对称光正交码的多址干扰

对异步系统中等重对称光正交码的多址性能进行了分析。在不考虑热噪声、量子噪声和散弹噪声的情况下 ,分别得到了码长、码重、判决门限、用户数和互相关值等对系统误码率的影响曲线。在 chip同步的情况下 ,得到了系统的误码率上限。我们发现系统的误码率受码长 ,码重 ,判决门限 ,用户数和互相关值的影响。当其它四个参量固定时 ,误码率分别随着码长 ,判决门限的增加而减小 ,随着用户数 ,码重 ,互相关值的增加而增加 ;其他三个参量固定时 ,误码率随着码重和判决门限的增加而减小。这可以作为对等重对称光正交码应用的参考     

基于2×2放大转发中继的混合RF/FSO系统性能分析

基于放大转发中继方式,研究了2×2中继条件下混合RF/FSO航空通信系统性能。FSO链路服从适于孔径平均条件下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,RF通信链路为Nakagami-m衰落信道。建立2×2中继混合RF/FSO通信系统模型,利用Meijers’G函数推导求出航空激光通信系统信噪比的概率分布函数及累积分布函数,进一步推导混合通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。通过仿真分析了不同大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均误码率和误码率的影响。仿真结果表明,混合系统中断概率及误码率受湍流强度影响较大,孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO传输系统的性能;固定增益中继方式下,混合RF/FSO系统性能主要由RF链路决定;在固定增益中继混合RF/FSO系统中起主要作用;可变增益中继混合RF/FSO系统中,具有较小信噪比的链路在对系统性能的影响起主要作用。     

基于LDPC编码的双工逆向调制自由空间光通信系统

在逆向调制(modulating retro-reflector,MR R)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中, 激光信号在传输过程中受到双程大气湍流的严重影响,导致系统误码率性能恶化。本文提出 采用低密度奇 偶校验编码(low density parity check,LDPC)方法来降低MRR FSO通信系统的误码率, 并且尝试使用微角 锥棱镜阵列(microcorner cube retroreflector arrays,MCCRA)来改善MRR FSO信道的传 输稳定性。本项研究 中搭建了MRR FSO通信实验平台,进行了基于LDPC编码的频分双工MRR FSO通信实验。实验结 果表明 使用LDPC编码的MRR FSO系统增益约为3dB,使用微角锥棱镜阵列作为MRR FSO反射器件能够 通过补 偿大气湍流引起的相位畸变来提升系统性能。结果还证明了LDPC编码相较于MCCRA,更能够 提升MRR FSO系统的误码率性能。由此可见,将LDPC编码方式与微角锥棱镜阵列结合运用于MRR FSO系 统能获得更加优化的系统性能。     

频谱相位编码OCDMA系统的误码特性研究

本文利用中心极限定理和雅可比变换的方法，对频谱相位编码(spectral phase encoding)OCDMA系统中多址干扰和解码器输出信号的统计特性进行了研究，并据此推导出多址干扰和背景噪声共同作用下系统新的误码率公式．本文还分析了系统性能与判决门限选择的关系，数值结果表明：系统最佳的判决门限Rth=√P0/2，在此判决门限的条件下，系统的性能满足高速全光通信的需要．     

等重对称光正交码的多址干扰

对异步系统中等重对称光正交码的多址性能进行分析。在不考虑热噪声、量子噪声和散弹噪声情况下，分别得到了码长、码重、判决门限、用户数和互相关值等对系统误码率的影响曲线。在Ｃｈｉｐ同步的情况下，得到了系统的误码率上限。我们发现系统的误码率受码长、码重，判决门限，用户数和相互相关值的影响。当上参量固定时，误码率分别随着码长，判决门限的增加而减小，随着用户数，码重，互相关值的增加而增加，其他三个参量固定时，     

FSO通信系统中振动的影响

在FSO通信系统中，装置平台的振动对FSO通信系统的误码率有很大的影响，而误码率又直接决定了FSO系统的通信质量。本分析了当发射光束为高斯光束时，振动对FSO系统误码率的影响。研究发现，装置平台振动的振幅、FSO系统的通信距离对误码率的影响相当大，FSO系统所选用的波长对误码率基本上无影响。     

大气湍流和指向误差下混合RF/FSO航空通信系统性能分析

基于解码-转发中继方式,研究了混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统性能。采用副载波多进制相移键控调制方式,建立了孔径平均作用下混合RF/激光通信系统模型,其中FSO通信链路采用指数型Weibull大气湍流信道的同时考虑指向误差影响,射频通信链路为Nakagami-m衰落信道。利用Meijer′s G函数推导得到航空激光通信系统平均误码率和中断概率的闭合表达式。在不同湍流强度和接收孔径大小条件下,对比分析了中断概率及误码率性能。仿真结果表明,与弱湍流条件相比,中等湍流强度条件下指向误差对系统中断性能影响较小;孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO传输系统的性能;FSO信道对混合系统性能起主要作用。     

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflecto r,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR 端上行 再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合 逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IP PM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码 率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光 源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM 方案的单光源MRR FSO系统增益约5dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时, CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特 性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO 通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10－3以下的全双 工通信。     

基于SC分集的混合FSO/RF航空通信系统性能分析

研究了基于选择合并(SC)分集的混合激光/射频(FSO/RF)航空通信系统性能,该系统设计简单且在发射端无需信道状态信息(CSI)。激光链路服从平均孔径效应下的Exponentiated Weibull大气湍流分布模型,射频采用Nakagami-m衰落信道模型,推导求出混合FSO/RF航空通信系统接收端信噪比的累积分布函数,进一步利用Meijer′s G函数推导了混合FSO/RF通信系统中断概率以及平均误码率的闭合表达式,通过仿真对比分析了不同湍流强度、调制方式及分集通信方案对系统中断、误码性能的影响。仿真结果表明,混合FSO/RF航空通信系统有效地利用了FSO及RF链路在不同大气信道条件下的互补性质,具有更优的中断和误码性能;采用BPSK调制能有效降低大气湍流对混合FSO/RF航空通信系统的影响;信噪比高时,并行传输、分集接收的通信方案对系统误码性能的改善要优于低阶调制对误码性能的改善。     

采用分段阈值的自由空间光通信性能优化

激光在大气信道中传输时易受到大气湍流等影响,导致接收机对开关键控(On-Off Keying, OOK)信号发生错误判决,进而产生误码率门限,严重恶化了自由空间光通信(Fee Space Optical Communication, FSOC)的传输性能。采用自适应阈值进行判决虽然能抑制误码率门限,但是需已知比特级(ns级)的信道状态信息(Channel State Information, CSI),在高速激光通信中难以实现。基于大气信道的缓慢变化特征,对接收信号按照亚毫秒级时隙(0.01 ms级)进行分段检测,降低了高速信号的检测难度,并通过优化误码率求解出了最佳的分段阈值,从而抑制了误码率门限现象。与此同时,提出了正交偏振态导频光与信号光同传的系统方案,以估计大气信道模型与接收信号的分段阈值。仿真结果表明,在Log-Normal大气信道模型下,该方法虽然引入了3～6 dB的光功率损耗,但是有效抑制了误码率门限,且仅需估计毫秒级的CSI,降低了阈值判决的实现难度。     

基于差分相关延迟键控的混沌通信方案

为了降低CDSK通信方案的误码率,文章结合差分调制和CDSK通信方案的技术,提出差分相关延迟键控(DCDSK)混沌通信方案,并详细推导了该方案的误码率公式。与CDSK通信方案相比较,该方案能够减小信号内部干扰和噪声干扰,提高传输性能;与DCSK通信方案相比较,该方案能够满足带宽利用率和系统稳定性高、误码率低的要求。     

正交频分复用传输速率最大化自适应水声通信算法研究

该文在对正交频分复用(OFDM)水声通信速率最大化问题建模基础上,对注水算法的运算量进行了合理简化,实现了对子载波初始能量的快速分配。针对固定判决门限离散比特分配算法存在的码元能量严重浪费和速率损失问题,提出了基于贪婪的比特分配方案,以较小的计算量代价实现了OFDM通信速率的显著提高。研究表明,在压缩信道编码的不完全信道估计下,新算法仍具有良好的通信速率及误码率性能,适用于时变水声信道。     

基于激光雷达观测数据的无线光通信系统性能研究

在分析大气衰减效应对无线光(FSO)通信性能影响 时,获取及时准确的能见度数据是关键。首先,分析了 目前获取能见度方法的不足之处,提出由激光雷达(LADAR)反演得到的数据可以更好地满足 FSO通信性能分析的 需求;其次,在介绍了利用LADAR观测数据反演水平能见度方法的基础上,以烟台1月18日典型天气为 例,获取了全天的能见度数据,并结合80%的相对湿度阈值对雾霾的转化过程进行分析 ;最后,结合 实测数据,通过设置适当的通信系统参数,对该日天气条件下的误码率(BE R)进行了实时分析,并得出雾比霾更 容易引起通信系统性能的降低。本文所得结论,将为建立实际的FSO通信链路提供 指导。     

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。     

自由空间光通信中相干圆偏振调制系统性能研究

自由空间光通信（FSO）具有高带宽、不需要铺设光纤、部署迅速、低功率损耗等优点,得到了广泛的关注。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别考虑弱、中、强三种大气湍流强度,结合相位噪声,研究了相干探测的圆偏振调制系统的性能,推导出了误码率和中断概率的闭合表达式。在不同的大气湍流强度和相位噪声的情况下,仿真分析了相干探测的圆偏振调制系统的性能,并与直接探测系统的误码性能进行比较,结果表明,采用相干探测系统的误码性能优于直接探测系统。因此,在圆偏振调制系统中,采用相干探测方式可减小大气湍流的影响,大大降低了误码率,提高了系统的通信性能。     

影响OCDMA系统误码率的主要参数研究

介绍了光码分多址系统的基本原理和特性.分别从概率论和信噪比角度分析了OCDMA系统误码率计算公式,并对误码率进行了仿真.分析表明,两种方法得出的误码率接近程度与判决门限有关,且随用户数的增加逐渐接近.得出了误码率与码长、码重、用户数和判决门限的关系.     

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。