副载波调制无线光通信分集接收技术研究

基于湍流信道条件下光强闪烁的对数正态分布模型,建立了副载波BPSK调制的无线光通信空间接收分集系统。在不同光强闪烁效应和接收天线数下,分别对比分析了3种线性合并技术的差错性能及分集增益。仿真结果表明,分集技术可以有效地改善无线光通信系统性能,具有较强的抗大气信道衰落能力。3种合并技术中,系统误码率性能改善最优的是MRC,其次是EGC,而SelC较差,对短距离且弱光强闪烁下的FSO系统,不建议空间分集采用选择合并方式。     

弱湍流中紫外光非直视分集接收技术的研究

根据弱湍流信道中对数正态分布模型,建立了紫外光非直视分集接收系统。采用开关键控（OOK）调制,在不同闪烁指数和接收天线数下,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）的误码性能。仿真结果表明,相比于无分集情况,采用三种合并方式的误码率性能有明显提升。在接收天线数相同的情况下,三种合并方式中,MRC的性能最优,其次是EGC,SC的性能最差。对比分析了不同接收天线数时的误码率性能,随着接收天线数的增加,三种合并方式的误码性能得到了较大改善。在弱湍流信道中,采用分集接收技术能够减轻衰落的影响,提高分集增益。     

直升机助降中紫外光近直视通信分集接收技术

为了有效抑制直升机降落过程中尾流造成的强湍流效应，采用分集接收技术来进行抑制。根据无线紫外光斜程通信和近直视通信的特性，给出接收信号强度的边缘分布概率密度函数，建立了基于gamma-gamma分布的紫外光近直视通信系统修正模型，将分集接收技术引入该模型。理论分析了湍流效应对接收光信号强度边缘概率密度分布的影响以及最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和选择性合并（SC）的误码性能。结果表明，大气湍流强度越强，紫外光近直视通信系统的误比特率性能越差；二分集时，MRC，EGC，SC 3种合并方式信噪比性能分别提升了22dB，18dB，16dB。分集接收技术能有效抑制直升机助降过程中的强湍流效应，提升通信系统的稳定性和抗衰落性能。     

大气湍流综合效应下空间分集接收性能研究

分析和研究大气湍流和瞄准误差综合效应下,空间分集接收技术对差分相移键控(DPSK)光通信性能的改善。在不同湍流情况下,讨论采用多入多出(MIMO)和单入多出(SIMO)空间分集技术的系统性能;并将3种分集合并技术对系统误码率(BER)和中断概率的影响进行分析;采用广义超几何方法推导出自由空间光通信(FSO)系统误码率闭合表达式。由分析和实验结果可知:空间分集技术可以提高系统误码率并降低中断概率,有效地改善大气湍流引起的信道衰落;当分集数增大时,系统性能改变越明显。对比3种分集技术,最大比合并接收分集技术最为优越。     

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。     

协同通信中分集合并性能分析

无线通信信道时变多径的传输特性严重影响了传输系统的性能,必须采取有效的措施来对抗信道衰落。分集接收技术成本低廉,性能优越,在无线通信技术中广泛使用,是对抗无线信道衰落最有效的技术之一。文中详细地叙述了分集接收合并的原理,给出了严密的数学公式,通过理论推导,研究了三种合并技术(最大合并比MRC、选择合并SC、等增益合并EGC)的误码率和合并增益,仿真并分析了其在瑞利衰落信道下的性能,为实际应用提供参考。     

SIMO系统分集合并技术的性能分析

由于无线传输环境的复杂性,使得接收端必须采用抗信道衰落的技术,分集技术就是抗信道衰落的最有效措施之一。本文介绍了SIMO系统3种常见分集合并方式的基本原理及合并准则,分析了分集接收天线数与系统性能及系统复杂度之间的关系,并在瑞利衰落信道中采用16-QAM调制的情况下,对3种分集技术的误码率性能进行了仿真。结果表明MRC性能最好,EGC性能稍差,SC性能较差。但3种合并技术的算法复杂度正好相反,在实际应用中可根据需要进行折衷。     

Nakagami衰落上DE-QPSK在联合收发分集下的性能分析

利用高斯Q函数的高阶次幂在最大比合并（MRC）分集接收瑞利衰落信道上统计平均的结果,推导了Nakagami 衰落信道上采用组合发射选择合并（SC）/接收 MRC 天线分集的相干检测差分编码四相相移键控（DE-QPSK）的平均误符号率（ASER）精确表达式。利用高斯Q函数的近似表达式和矩生成函数（MGF）方法,推导了Nakagami衰落信道上采用组合SC/MRC天线分集的相干检测DE-QPSK 的ASER近似表达式。通过数值计算和仿真,验证了DE-QPSK的ASER精确表达式的正确性以及近似表达式的准确性。利用精确表达式和近似表达式可研究收发天线数目和衰落参数对DE-QPSK的ASER性能的影响,为实际SC/MRC天线分集方案的设计提供了理论指导。     

无线相干光通信空间分集接收合并技术

空间分集接收能补偿大气湍流造成的信道衰落。在给出相干检测分集接收的系统模型和晴朗大气信道模型的基础上,考虑子孔径间信号相关性,分析了等增益合并分集和最大比合并分集的误码率性能,并就中断概率与选择分集进行了比较。分析结果表明,空间分集接收能够明显改善相干光通信系统的性能,并且接收信号间的空间相关性越小分集接收的性能越好,其中最大比合并分集性能相对其他两种合并方式优势明显,选择分集性能最差,但它与等增益合并分集的差距不大,同时选择分集实现相对容易,在工程应用中要综合考虑实现的难易程度和性能。     

常见分集合并系统的性能分析

在移动通信中,分集技术是一种最有效的抗衰落技术。本文对3种常见的线性合并分集技术进行简要分析,给出它们的基带表示和合并器输出信噪比的概率密度函数(pdf),由此给出它们的合并增益。针对系统采用MPSK调制的情况,对瑞利衰落信道的3种合并分集系统的比特误码率(BER)性能进行理论研究,分别给出选择性合并(SC)和最大比率合并(MRC)系统的理论比特误码率表达式;对于等增益合并(EGC)分集,给出了一种近似的EGC系统的输出信噪比的pdf,由此导出EGC的一种近似的BER表达式,由蒙特卡罗仿真结果可以看出此近似的BER数值结果是准确的。数值结果显示:MRC性能最好,EGC性能稍差,而SC性能较差。文中给出的分析方法对于实际分集系统的理论研究具有普遍的指导意义。     

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.     

A novel repetition space-time coding scheme for mobile FSO systems

In this paper,we present an innovative method of double balanced differential configuration,in which two adjacent single photon avalanche diodes(SPADs)from the same wafer are configured as the first balanced structure,and the output signal from the first balanced stage is subtracted by the attenuated gate driving signal as the second balanced stage.The compact device is cooled down to 236 K to be characterized.At a gate repetition rate of 400 MHz and a1 550 nm laser repetition rate of 10 MHz,the maximum photon detection efficiency of 13.5%can be achieved.The dark count rate is about 10-4 ns-1 at photon detection efficiency of 10%.The afterpulsing probability decreases with time exponentially.It is shown that this configuration is effective to discriminate the ultra-weak avalanche signal in high speed gating rates.     

基于TPC的大气无线光通信差错性能分析

为克服大气湍流引起的随机和深度衰落影响,将Turbo乘积码(TPC)引入无线光通信系统中.在构建大气无线光系统模型基础上,分析了TPC的抗突发错误能力,推导了弱湍流和高斯级联信道下接收信号的置信度度量计算方法,并对TPC编码前后大气无线光通信系统差错性能及不同参数的影响进行分析.结果表明,TPC可以有效补偿大气信道中的...     

Performance analysis of predetection EGC receiver in Weibull fading channel

The predetection equal gain combining (EGC) receiver is generally known to have a performance that is close to the maximal ratio combining (MRC) receiver while having relatively less implementation complexity. The bit error rate (BER) of an EGC receiver for binary, coherent and noncoherent modulations has been analysed for an independent Weibull fading channel. Numerical results have been compared with the available results for selection combining (SC) and MRC diversity receivers.     

Analytical level crossing rates and average fade durations for diversity techniques in Nakagami fading channels

The level crossing rates (LCRs) and average fade durations (AFDs) of a fading channel find diverse applications in the evaluation and design of wireless communication systems. Analytical expressions for these quantities are available in the literature for certain diversity reception techniques, but are generally limited to the Rayleigh fading channel, with few exceptions. Moreover, the methods employed are usually specific to a certain channel/diversity pair, and thus cannot be applied to all cases of interest. Using a unified methodology, we derive analytical expressions for the LCRs and AFDs for three diversity reception techniques and a general Nakagami (1960) fading channel. We provide novel analytical expressions for selection combining (SC) and equal-gain combining (EGC), and rederive in a more general manner the case of maximal-ratio combining (MRC). It is shown that our general results reduce to some specific cases previously published. These results are used to examine the effects of the diversity technique, the number of receiving branches and severity of the fading on the concerned quantities. It is observed that as the Nakagami m-parameter and the diversity order increase, the behavior of the combined received envelope for EGC follows closely the one for MRC, and distances itself from SC.