基于子空间的无线光通信副载波盲均衡算法研究

文中基于Gamma-Gamma光强起伏分布大气湍流信道模型,对无线光副载波相移键控调制系统进行了子空间盲均衡算法的研究。对比分析了经过大气湍流信道盲均衡前后的副载波调制信号星座图聚敛性,给出了均衡后不同光强起伏方差下的误码率曲线,当R2=0.1,信噪比为20 dB时,误码率从4.710-1降低到1.5610-3,均衡后误码率明显改善。同时采用两种典型实测天气数据(阴、中雨)模拟大气信道进行了子空间盲均衡实验,均衡后调制信号星座图聚敛性与相位可识别性明显优于均衡前。仿真结果表明,子空间盲均衡算法对大气湍流信道下的副载波调制信号有良好的均衡效果。     

基于低密度奇偶校验码和非对称限幅光正交频分复用技术的大气激光通信系统性能

研究了一种光功率效率高的非对称限幅光正交频分复用(OFDM)调制技术,通过对信号的非对称削减,将OFDM调制技术运用到光通信领域。将这种非对称限幅光OFDM技术运用到大气激光通信系统中,分析了采用非对称限幅光OFDM技术大气激光通信系统在大气湍流信道下的性能。在此基础上,将低密度奇偶校验(LDPC)码和置信传播迭代译码算法应用到大气激光通信系统中,并结合非对称限幅光OFDM强度调制方案,在大气湍流信道中进行了仿真。仿真结果表明,LDPC码具有优越的纠错能力并获得了较大的编码增益,该方案可以满足大气激光通信系统的需要。     

基于空间分集的太赫兹光子计数系统

由大气湍流引起的闪烁效应是影响太赫兹无线通信系统性能的重要因素,为此提出了使用空间分集技术来改善受强大气湍流和噪声影响的太赫兹光子计数无线通信系统性能的方案,并分别推导了在开关键控(OOK)调制下基于Laguerre模型采用发射分集、接收分集以及多输入多输出技术(MIMO)的系统在强大气湍流下的误码率表达式。数值分析结果表明,在自由空间使用分集技术可以有效对抗强大气湍流,降低通信系统的误码率,是一种在不利天气条件下提升太赫兹无线通信性能的简单而有效的方法。     

无人机数据链信道均衡技术仿真研究

信道均衡技术是无线通信中解决码间干扰的关键技术.选取LMS,RLS和CMA常用的均衡算法以及信道均衡器的结构作为研究对象,通过对三种均衡算法的收敛性能的仿真分析,以及结合无人机信道模型对常用的两种均衡结构的误码性能进行的仿真,所得结果对于后期基于FPGA实现高速的信道均衡器时算法和结构的选择具有参考的价值.     

Gamma-gamma大气湍流下自由空间光通信的性能

自由空间光通信在各种应用中得到了广泛关注,但大气湍流效应导致系统链路性能恶化.假设大气湍流信道是无记忆平稳遍历并且为加性高斯白噪声(AWGN),自由空间光通信系统采用开关键控(OOK)强度调制直接检测(ID/DD),研究了gamma-gamma大气湍流信道下自由空间光通信的性能.利用MeijerG函数推导出了自由空间光...     

大气光通信信道特性及相位补偿技术研究

大气湍流使光载波的强度和相位在空间和时间上都呈现随机起伏,从而极大地降低了激光通信系统的性能.基于大气湍流信道的特点,分析了各种湍流效应对大气激光通信系统性能的影响,介绍了自适应光学相位补偿技术在大气激光通信系统中的应用进展,特别指出基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学技术由于具有诸多优点,在未来的大气激光通信系统中可能有较为广阔的应用前景.     

瞄准误差和Gamma-Gamma大气湍流下信号束散角的优化分析

在自由空间激光通信(FSO)系统中,瞄准误差和大气湍流严重影响系统通信链路,是链路性能恶化的两大主要因素.通过对联合信道的理论分析,建立了信道模型,并利用Meijer G函数推导出了直接探测系统和相干探测系统平均信道容量的表达式.通过在Matlab中的仿真结果可知,在给定瞄准误差和大气湍流的条件下,信号光的光束束散角并非越小越好,而是存在最优束散角,该束散角不仅可以保证系统性能良好,而且使得发射系统功率取得最小值,并且采用相干探测系统可以抑制大气湍流对系统的影响,有效提高系统的性能.     

基于LMS算法的频域自适应均衡技术研究

在移动无线通信中,当信道环境随时间变化较快时,无线信号经过信道之后会发生非常严重的时延、衰减和畸变,即产生小尺度信道衰落。均衡技术通过对信道特性进行补偿,使得经过均衡后的信号尽可能接近期望信号。文章以GMSK系统为例,采用一种频域LMS自适应均衡算法,对接收信号进行补偿和均衡,并通过MATLAB仿真检验了这种均衡算法的效果。     

Gamma-Gamma湍流中副载波大气光通信系统的性能分析

基于Gamma-Gamma光强闪烁分布大气湍流信道,在各种强度的湍流特性下而非仅限于弱湍流的分析背景,对采用数字副载波相移键控(PSK)强度调制技术的大气激光通信系统的差错性能进行研究与分析.选取一定发散角与接收孔径参数值,分别在不同闪烁强度与接收系统噪声下对系统的比特误码率(BER)进行了仿真,并以线性分组编码为例对系统的性能改进进行了仿真与讨论.     

自由空间光通信中的光广义正交空间调制技术

为了提高现有光空间调制系统的频谱效率，提出了一种在同相和正交域同时激活多根发射光学天线分别传输调制信号的实部与虚部的光广义正交空间调制（OGQSM）技术。该技术将调制符号扩展到同相和正交域，使得系统在空间域可以携带更多的比特，从而提高了系统频谱效率和误码性能。采用适用于所有湍流状态的Malaga湍流信道，分析了OGQSM系统在大气湍流、指向误差和路径损耗联合作用下的系统误码性能。蒙特卡罗仿真结果表明：与现有的光空间调制技术相比，所提出的OGQSM技术能够获得更好的频谱效率和误码性能，且接收光学天线数量与系统误码性能存在正相关关系，指向误差和大气湍流强度与系统误码性能存在负相关关系。     

基于最小均方自适应滤波器的无线光通信接收性能分析

无线光通信(OWC)系统采用大气通道作为传输媒介,而大气湍流效应引入了与信号强度有关的乘性噪声。为了消除乘性噪声所引起的信号衰落,分析并给出了基于最小均方(LMS)自适应滤波器的判决门限更新算法和稳态的抽头权系数相关矩阵算法。通过理论分析和计算机仿真,讨论了最小均方滤波器及其参数对无线光通信接收性能的影响。结果表明,采用非因果滤波器的无线光通信系统对湍流噪声具有明显的抑制作用。在弱湍流情况下,基于自适应最小均方滤波器的系统误码率(BER)低于10-8,可以满足网络通信的要求。通过分析不同滤波器阶数对误码率的影响表明,所采用的255阶的非因果结构的最小均方滤波器是最优的结构。     

Optical Communication Using Subcarrier PSK Intensity Modulation Through Atmospheric Turbulence Channels

This paper studies optical communications using subcarrier phase shift keying (PSK) intensity modulation through atmospheric turbulence channels. The bit error rate (BER) is derived for optical communication systems employing either on/off key (OOK) or subcarrier PSK intensity modulation. It is shown that at BER = 10^-6 and a scintillation level of sigma = 0.1, an optical communication system employing subcarrier BPSK is 3 dB better than a comparable system using fixed-threshold OOK. When sigma = 0.2, an optical communication system employing subcarrier BPSK achieves a BER = 10^-6 at SNR = 13.7 dB, while the BER of a comparable system employing OOK can never be less than 10^-4. Convolutional codes are discussed for optical communication through atmospheric turbulence channels. Interleaving is employed to overcome memory effect in atmospheric turbulence channels. An upper bound on BER is derived for optical communication systems employing convolutional codes and subcarrier BPSK modulation.     

大气湍流中直升机助降紫外光引导调制研究

为了研究大气湍流中不同调制方式对无线紫外光通信系统的性能影响,基于紫外光非直视通信模型,理论推导了弱湍流条件下开关键控、脉冲位置调制的误比特率。采用紫外光引导直升机助降模型,在不同调制方式下仿真分析了发射功率、通信距离、发散角、接收视场角、收发仰角对误比特率的影响。结果表明,不同调制方式的误比特率随着发射功率、发散角、接收视场角的增大而不断减小,随着通信距离、收发仰角的增大而增大; 在相同条件下,脉冲位置调制比开关键控的误比特率更低,而且随着调制阶数的增加,误比特率会越来越小。这一结果对提高紫外光通信系统在大气湍流中的抗干扰能力具有一定的应用价值。     

Wiener solution of electrical equalizer coefficients in lightwave systems

Electrical dispersion compensation equalizer is a key and cost-effective element in optical communication on-off-keying systems in the presence of chromatic dispersion. Here, for the first time, to the best of the authors? knowledge, an analytical solution is established for the electrical equalizer coefficients in an optical communication system. The solution is based on minimum mean-square error criterion. The analytical results show a perfect match with computer simulation. In addition BER performance comparison with the adaptive least mean square (LMS) method reveals that the analytical solution performs better due to LMS excess mean-square error.     

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。     

直接检测的光正交频分复用传输系统最小均方自适应算法

为了减少直接检测的光正交频分复用(DD-OOFDM)传输系统中色散对系统的影响,传输系统使用了基于频域的最小均方(LMS)自适应均衡技术,由于基于频域的LMS估计方法计算复杂度低且便于信号块处理,相比最小平方(LS)估计方法,可更有效地追踪信道变化,减小相位噪声对传输系统的影响。实验结果表明,经背靠背(BTB)和100km标准单模光纤(SSMF)传输后,使用频域LMS估计方法的信号比使用频域LS估计方法的信号系统接收功率代价在误码率为10×10-2.5和10×10-2.0时分别降低了2dB及2.5dB,频域LMS估计方法比频域LS估计方法对传输系统具有更好的色散补偿效果。     

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。     

Gamma-Gamma大气湍流中部分相干光通信系统性能研究

部分相干光在湍流大气中传输时,可以有效抑制湍流所引起的光强闪烁效应,从而改善通信链路性能。针对Gamma-Gamma大气湍流信道模型和部分相干光的光束特性,得到了采用OOK调制方式下部分相干光通信系统的平均误码率、中断概率和平均信道容量三个性能指标的解析表达式;在此基础上,分析了光束的空间相干长度和通信距离对通信链路的性能影响。计算结果表明,在相同的大气湍流条件和传输距离下,随着部分相干光的空间相干长度的减小,系统的误码率和中断概率逐步降低,在平均信噪比为30 dB时,系统的误码率可以达到10-5,中断概率低于10-6;另外,系统的平均信道容量会随着光束相干长度的减小而增加,在信噪比等于12 dB时,平均信道容量达到3.8 b/sHz-1。分析结果为部分相干光在湍流大气中实现可靠通信提供了理论依据。     

基于LDPC码和BPPM的无线光通信系统性能研究

为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,在已知信道衰落信息(CSI)和未知信道衰落信息(NCSI)条件下,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和二进制脉冲位置调制(BPPM)的无线光通信系统性能,论述了BPPM光通信信道对称性的特点,并与基于LDPC码和OOK调制的光通信系统性能进行了比较。结果表明,在NCSI和CSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统相对于基于LDPC码和OOK调制的系统均有更优异的差错性能;在NCSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统的性能相对于CSI情况下的系统性能损失并不大;且采用LDPC码BPPM相对于LDPC码OOK调制的光通信系统,随着湍流强度的增大系统性能损失较小。因此,基于LDPC码和BP-PM的光通信系统在不需要信道衰落信息估计的情况下,能获得较大的编码增益,便于工程实现,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

基于自适应步长LMS算法的判决反馈均衡器研究

本文研究了一种基于自适应步长LMS算法的自适应判决反馈均衡器算法，此算法通过对前向滤波器、后向滤波器和锁相环参数分别进行实时的、自适应步长的调整，在均衡时变多径的同时高精度地锁定接收信号相位，因此适用于相干通信系统。仿真结果表明在相同多径条件下，该方法比基于固定步长LMS算法的判决反馈均衡器输出误码率低1-7倍。