大气湍流对复杂路径下光强起伏及误码率的影响

对复杂地形情况下实际湍流大气中的激光强度起伏进行系统研究,发现了在此情况下实际湍流大气中的激光光强起伏在概率密度分布与理论上偏离很大,而由大气湍流引起的光强起伏和系统误码率的关系,结果表明:在弱起伏条件下,对于系统误码率为10-9以下的要求,光强起伏应小于0.67;随着湍流强度Cn2的增大,误码率增加很快;采用长波长的激光进行传输可以有效地降低系统误码率.     

强海洋湍流水下光通信系统误码率研究

水下无线光通信（underwater wireless optical communication,UWOC）系统具有宽带宽、低衰减、低延时时间、高安全、高速率等优点,可满足水下数据、图像、传感器网络、视频通信的高速需求,受到了广泛研究。然而,除了水下的吸收、散射效应外,湍流效应也会使光信号衰减和衰落,限制了UWOC系统的通信质量和传输距离。探讨了外差式差分移相键控（differential phase shift keying,DPSK）调制对误码率（bit error rate,BER）的提升能力。假定强海洋湍流信道为Gamma-Gamma分布,利用改进的Rytov方法,得出了UWOC系统采用平面波和球面波传输时的闪烁系数表达式。借助于Whittaker M函数推导了DPSK调制的UWOC系统采用这两种光波传输时BER的解析式,并利用数值结果验证了解析结果的正确性。应用解析公式,仿真分析了DPSK调制的UWOC系统采用两种光波在三种重要的海洋湍流因素和通信距离下的BER,并对比分析了DPSK调制与OOK调制的BER。仿真结果表明,UWOC系统采用DPSK调制和球面波传输,在较小的均方温度耗散率、较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值、较大的湍流动能耗散率的海洋中及通过较短的通信距离传输可以得到更优的BER。      

西安地区夜间大气湍流及光强闪烁特性实验研究

设计了闪烁法测量大气折射率结构常数Cn2的实验系统,基于晴、阴、雾霾3种不同天气条件,在西安地区搭建了通信距离为2.5 km的外场试验,分析了西安城区夜间湍流变化趋势,及光束的光强闪烁统计特性.实验结果表明:在晴天、雾霾天和阴天下,随着天气情况依次变·化,实验测量得到的光强闪烁指数对应的大气折射率结构常数Cn2 数值不...     

指数威布湍流模型下高空OFDM-FSO系统误码率分析

基于指数威布(Exponentiated Weibull)大气湍流模型,搭建高空平台下的OFDM-FSO通信系统,以误码率为评价指标分析在分别采用K-PSK和M-QAM调制方式下OFDM-FSO通信系统的链路性能。仿真结果表明,OFDM-FSO系统在指数威布大气湍流模型下的误码率随着载噪比的增大而逐渐降低,采用PSK调制方式下的误码率性能普遍优于子载波采用QAM调制方式下的误码率性能。不同湍流条件下误码率随载噪比增大的变化趋势存在细微不同,以中、强湍流条件下较为明显。指数威布模型下,接收端孔径平均效应能够有效改善系统误码性能。     

孔径接收对强海洋湍流DPSK调制的水下光通信系统误码率影响研究

水下光通信（underwater wireless optical communication,UWOC）系统具有宽带宽、高保密等优点,适用于水下通信。然而,水下吸收、散射和湍流效应影响了光束传输,限制了系统在长距离方面的应用。本文探讨了差分相移键控（differential phase-shift-keying, DPSK）调制和孔径接收对在Gamma-Gamma强湍流信道中传输的UWOC系统误码率（bit error rate,BER）的影响。基于Whittaker函数,推导出了系统采用DPSK调制高斯光束在强湍流中传输的BER解析式。仿真观察了系统调制方式、孔径接收直径、传输距离以及四种海洋参数对BER性能的影响。结果表明,采用DPSK和较大尺寸的孔径直径接收可以有效地提高BER性能。同时,系统在均方温度耗散率和温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值较小、动力粘度较大,湍流动能耗散率较大或较小的短距离海洋湍流环境中可以获得较好的通信性能。      

高空大气湍流影响下紫外光非直视链路闪烁效应研究

依据折射率结构常数垂直分布特征,利用对数正态分布模型计算了湍流强度、高空位置、通信距离、仰角和波长影响下,紫外光非直视链路的信号强度概率密度分布和闪烁指数。结果表明:高度5km以下,闪烁指数随着收发端所在高度增加而显著下降,2km以上的高空闪烁指数已小于10-2;随着波长增大,闪烁指数减小,信号强度分布更加集中。因此,在高空2km以上的环境中,较小的闪烁指数可以令紫外光在高空通信方面取得较好的性能。同时,可采用"日盲区"波长较长的信号来减小闪烁效应。此外,采取降低仰角的方法可以降低闪烁指数或者延长通信距离。     

强湍流效应下光束漂移特性的数值分析

为研究强湍流效应下大气湍流外尺度与内尺度对高斯波束光斑漂移特性的影响,首先利用修正的von Karman谱,分别推导出高斯光束在聚焦和准直条件下传输的光束漂移方差表达式,并且利用实验数据进行验证;进而根据所推导的光束漂移表达式,利用数值分析方法,对不同内外尺度条件下的光束漂移特性进行研究。研究结果表明外尺度的增大会加强光束漂移效应,而内尺度的变化对光束漂移特性无显著影响。     

双伽马湍流信道下多阶脉冲位置调制误码率性能分析

基于双伽马(Gamma-Gamma)大气湍流信道,研究了采用脉冲位置调制(PPM)技术的无线光通信系统的误码率(BER)性能。推导出平均EBR的闭合表达式,该表达式适用于任意湍流强度和任意调制阶数,与数值积分相比,可显著提高计算速度。对于给定的平均EBR,对比分析了在不同湍流条件下PPM调制阶数与平均发射功率需求间的关系。结果表明,在无湍流高斯信道和弱湍流信道下,增加调制阶数可以减小平均发射功率需求;然而随着湍流的增强这种作用逐渐减小,在强湍流区,甚至出现了调制阶数越高,平均发射功率需求越大的现象。因此,在实际系统设计时,应考虑可能的湍流环境,再选择合适的调制阶数。     

海洋湍流下波长分集无线光通信系统性能分析

由于海水的吸收、散射衰减以及海洋湍流效应会引起水下无线光通信（Underwater wireless optical communication,UWOC）系统接收端光信号的闪烁,导致UWOC系统传输性能下降。基于Gamma-gamma分布的海洋湍流信道模型,根据海洋湍流参数和各向异性因子表示的等效结构参数,推导出波长分集UWOC系统中断概率（Outage probability,OP）与平均误码率（Bit error rate,BER）封闭表达式。研究分析随着各向异性因子的增加,具有不同波长分集阶的水下无线光通信系统中断概率与平均误码率的变化,比较接收端使用最佳组合（Optimal combining,OC）与等增益组合（Equal gain combining,EGC）技术的水下无线光通信系统平均误码率,并仿真不同海洋湍流参数、传输距离对波长分集UWOC系统性能的影响。数值结果表明,随着各向异性因子的增加,海洋湍流对水下无线光通信系统产生的影响逐渐减弱,使用波长分集技术的UWOC系统比无波长分集技术的UWOC系统中断概率与平均误码率明显改善。     

Gamma Gamma强海洋湍流和瞄准误差下水下无线光通信系统的性能研究

采用外差式差分相移键控(Differential phase-shift keying,DPSK)调制的水下无线光通信(Underwater wireless optical communication,UWOC)系统经过Gamma Gamma强海洋湍流信道传输,当接收端与发送端之间存在瞄准误差并采用孔径接收方式时,分析了湍流效应和瞄准误差对接收光强的抖动影响,推导了UWOC系统的平均误码率(Bit error rate,BER)和中断概率(Outage probability,OP)的解析表达式。数值模拟研究了不同的瞄准误差、束宽、接收孔径和海洋湍流参数对平均BER和OP性能的影响。结果表明,在相同的束宽和信道环境下,瞄准误差越大,系统性能越差;光束束宽与孔径半径之比越大,接收孔径直径越大,系统性能越好;另外,选择较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值ω和均方温度耗散率χT,以及较大的湍流动能耗散率ε和动力粘度u的海洋湍流环境也有利于获得较好的系统性能。     

Exact bit error rate calculations for synchronous MC-CDMA over aRayleigh fading channel

The bit error rate of a synchronous multicarrier code-division multiple-access system operating in a Rayleigh fading channel is calculated based on a moment generating function method, without any assumption on the distribution of multiple access interference. Two closed-form BER expressions are derived. Moreover, the BER can be accurately evaluated by using a Gauss-Chebyshev quadrature rule based numerical approach     

Analytical evaluation of average bit error rate for the land mobile satellite channel

An analytical solution is presented showing the average bit error probability for the land mobile satellite channel. The channel is modelled as Rice and Rayleigh—lognormal fading. Modulation schemes under consideration include differentially detected PSK and non-coherently detected FSK. Results indicate that the receiver performance is highly dominated by the time share of shadowing. The ratio of the BERs in shadowed and unshadowed areas of typical measured channels and an operating point assumed to be at E_s/N_o = 10 dB is of the order of 10^?2.     

Error rate performance of coded free-space optical links over strong turbulence channels

Error control coding can be used over free-space optical (FSO) links to mitigate turbulence-induced fading. We present error rate performance bounds for coded FSO communication systems operating over atmospheric turbulence channels, which are modeled as a correlated K distribution under strong turbulence conditions. We derive an upper bound on the pairwise error probability (PEP) and then apply the union-bound technique in conjunction with the derived PEP to obtain upper bounds on the bit error rate. Simulation results are further demonstrated to verify the analytical results.     

舰船激光通信中大气湍流对系统误比特率的影响

为了研究舰船激光通信系统中采用多光束发射与接收技术时,大气湍流对系统误比特率造成的影响,采用了对激光在大气湍流场中的传输方程进行解析求解的方法,忽略系统中其它噪声,仅考虑由大气湍流引起的系统误比特率,得到了在不同发射天线数目和相关系数条件下,传输距离、大气信道间距、对数振幅方差和系统误比特率的关系.结果表明,在弱起伏条件下,随着发射天线数目的增多或相关系数的减小,系统误比特率减少很快;湍流强度增大,系统误比特率增加;传输激光波长增大,系统误比特率降低;当发射天线数目一定时,随着大气信道间距变大,系统误比特率降低.     

Trial results of novel bit error rate monitor scheme over skywave HF link

Details are given of an error monitoring technique applicable to any digital communication system. An example application of the technique to a live skywave HF link using parallel-tone modems is described. The performance of the scheme is presented and discussed for this channel.<>     

变误码率的无线信道中TCP性能研究

描述了TCPReno、TCPVegas和TCPSACK的实现原理,并在NS2中仿真出一个误码率时变的无线信道,把TCP三个版本置于NS仿真环境中进行了仿真,对仿真结果进行了分析,指出了无线信道中TCP的研究方向。     

Closed-form error analysis of the non-identical Nakagami-m relay fading channel

We present closed-form expressions for the average bit error probability (ABEP) of BPSK, QPSK and M-QAM of an amplify-and-forward average power scaling dual-hop relay transmission, over non-identical Nakagami-m fading channels, with integer values of m. Additionally, we evaluate in closed-form the ABEP under sufficiently large signal-to-noise ratio for the source-relay link, valid for arbitrary rn. Numerical and simulation results show the validity of the proposed mathematical analysis and point out the effect of the two hops unbalanced fading conditions on the error performance.     

A bit error rate analysis for TCP traffic over parallel free space photonics

Inter-satellite links (ISL) are a useful technology to transmit data to space stations and to communicate between satellites. However, there are serious limitations due to long delays and poor channel performance, resulting in high bit error rates (BER). In this paper, parallel transmission and the scaling of the Transport Control Protocol (TCP) window in free space optics (FSO) communications are analyzed in order to overcome these disadvantages in optical inter-satellite links. Latency and BER are the dominant effects that determine link performance. Thus, a physical, link, network and transport cross-layer analysis for FSO over ISL is presented in this paper. This analysis shows the advantages and disadvantages of using optical parallel transmission and TCP window scaling for free space optical links between stations and satellite constellations. The key contribution of this work is to simulate the effects of the BER and to link the results to packet error rate (PER) to determine the goodput for TCP transmissions by using a cross-layering approach. The results give evidence that wavelength division multiplexing (WDM) can mitigate the effects of long delay and high BER for a FSO communication using TCP.