弱湍流环境下自由空间光通信系统性能研究

自由空间光(Free Space Optical, FSO)通信技术具有高传输容量、免频谱许可、高保密性等优点,然而对于大气激光通信,光束在传输路径上普遍存在大气状况对通信性能的影响,大气湍流会大大降低接受信号的质量。文章设计了一套室内无线激光通信实验系统,模拟真实环境下的大气湍流,并细致分析了如何在室内模拟和测量大气湍流强度,同时提出两种测量室内弱湍流强度的方法并进行对比。文章的成果可用于无线激光通信系统误码率的研究,为无线激光通信系统性能及相关调制技术奠定了一定的理论基础。     

大气激光通信中的LDPC-BICM技术研究

针对大气激光通信系统的信道特性不稳定问题,为了加强纠错能力和码间抗干扰能力,提出将LDPC码和BICM相结合的编码调制技术应用于大气激光通信。针对大气信道特征建立了不同湍流条件下的信道模型,选取了合适的映射方式,并且在强湍流和弱湍流大气信道下,分别对不同的编码和调制方案进行了仿真分析。仿真结果表明,选取Gray映射的LDPC-BICM技术能够有效地改进系统性能。     

基于极化码的无线光通信副载波误码性能分析

提出了一种基于极化码的无线光信道副载波调制方法,给出了极化编译码的具体算法过程,并将其应用于无线光通信系统。在不同大气湍流强度下,对系统的差错性能进行了仿真分析,其重对基于极化码的二相相移键控和四相相移键控两种调制方法的误码率进行了对比,结果表明,采用极化码的副载波二相相移键控调制系统的性能优于四相相移键控系统。最后,实验比较分析了极化编码前后副载波调制系统的误比特率,结果表明,在无线光通信大气湍流信道模型下,采用副载波极化码编码调制技术可使误码率性能改善一个量级。     

大气弱湍流信道下松弛极化码译码方法

针对自由空间光通信中存在的大气湍流降低通信系统误码性能的问题,提出了基于松弛极化码的分段式极化码-循环冗余校验-串行抵消列表(PC-CRC-SCL)译码方法,并将其用于自由空间光通信系统中,在大气弱湍流强度下进行了仿真分析.仿真结果表明:与完全极化码的分段式CRC-SCL译码方法相比,在误码率为10-4时,基于松弛极化...     

无线局域网采用的补偿码键控调制方式

采用补偿码健控（CCK）可以使IEEE802．11b无线局域网系统实现多速率通信，这是补偿码第一次用于调制。介绍了无线局域网的直接序列扩频（DSSS）的各种模式，着重介绍了无线局域网所采用的CCK调制方式，并对CCK调制的性能进行了理论上的分析。     

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。     

无线光外差检测系统影响因素及关键技术研究

光外差检测能提高无线激光通信系统的光电检测灵敏度,可以增大通信距离,并且能够采用多种调制方式。提出了一种基于副载波调制的无线光外差检测系统,重点对大气信道对外差系统的影响因素进行了分析。着重研究了偏振状态和波前修正联合控制、载波恢复、同态滤波等关键技术,以克服大气散射和大气湍流对外差检测系统的影响。最后介绍了无线光外差检测的实验系统,为无线激光通信外差检测技术提供理论依据和实验基础。     

自由空间光通信在大气信道下的通信性能分析

大气信道环境是影响自由空间光通信性能的主要因素。针对近地激光通信和星地激光通信2种应用场景,分别对雾、雨、雪等近地环境下的大气衰减信道,以及压强、速度和温度星地环境下的大气湍流信道进行了理论建模,并对2种通信信道下的误码率进行研究,对比了不同调制格式在Gamma-Gamma分布信道模型下的通信性能。通过理论推导和系统仿真,分析了大气透射率、大气折射结构系数以及信噪比对通信距离与通信性能的影响。仿真结果表明,短距离通信时采用适当的较高调制格式能有效地抑制大气湍流的影响。     

非限幅QPSK类正弦调制大气激光通信系统的性能研究

提出了一种非限幅四相相移键控(QPSK)类正弦调制技术,并将其运用到大气激光通信系统中。介绍了大气激光通信信道模型,给出了非限幅QPSK类正弦调制的大气激光通信系统模型。在此基础上,对采用非限幅QPSK类正弦调制和采用直流偏置副载波强度调制的大气激光通信系统在无湍流和弱湍流信道下的功率利用率、误码率、中断概率和信道容量进行了分析和比较。结果表明,非限幅QPSK类正弦调制具有更好的抗噪声性能、更高的功率利用率、较低的中断概率及较高的信道容量,提高了大气激光通信系统的性能,可满足大气激光通信系统的需要。     

一种适用于大气弱湍流信道的极化纠错编码调制方案

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,基于高斯近似的方法计算分析信道的极化现象,提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化编码调制方案,并对其性能进行了仿真分析.不同湍流强度下采用串行抵消译码算法时的仿真结果表明,相比于递归构造方案,文中所提方案在达到1e-5误码率时可获得大约1.0dB到1.4dB的编码增益提升.对极化码分别采用开关键控（OOK）调制与脉冲位置调制（PPM）时的仿真结果表明,采用2-PPM的极化编码调制方案可有效提升无线光通信链路在弱湍流条件下的译码纠错性能.     

无线光通信卷积交织与编码的实验及仿真研究

大气光强闪烁会明显降低无线光通信的通信质量。为了降低这种影响,进行了卷积交织结合(1/2,7)卷积编码用于无线光通信系统的实验及仿真研究,完成了相应的实验光机和通信电路的研制,设计了OOK方式调制785nm半导体激光器的方案应用于室外无线光通信系统。理论和实验结果都表明,设计的差错控制编码技术在弱湍流条件下,较好地提高无线光通信系统的通信性能。此外,外场实验和仿真结果还反映出,大气湍流引起的光信号的深衰落会明显影响系统的通信误码率,提高交织器的交织深度可以有效地抑制其影响。     

对数正态分布下的无线光通信系统误码率分析

对开关键控(OOK)强度调制直接检测(IM/DD)方式的无线光通信接收发射系统的光电信号进行分析,并使用最大后验概率(MAP)方法确定判决阈值。将对数正态分布作为湍流信道上光强闪烁模型,建立了系统误码率与湍流强度、光源相干参数、激光发射器光功率等系统参数之间的定量关系。采用部分相干光作为信号光能降低光源相干度,有效抑制湍流效应。计算结果表明：在一定条件下,湍流强度改变0.5个量级系统误码率相差6-8个量级,并且最优源相干参数可以通过计算得到,其对应的部分相干光最有利于提高通信系统性能。     

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。     

LDPC在gamma-gamma信道下的性能分析

为了提高无线光通信系统的性能,将低密度奇偶校验码作为信道编码,在已知信道状态信息的条件下,对低密度奇偶校验码(LDPC)+二进制脉冲位置调制(BPPM)系统与LDPC+开关键控(OOK)系统分别在加性高斯白噪声(AWGN)、弱湍流、中等湍流和强湍流信道中的性能进行了比较;仿真了OOK和BPPM在各个强度湍流信道下的编码增益;并对LDPC结合不同进制数的脉冲位置调制(PPM)进行了分析。结果表明,LDPC+BPPM的性能优于LDPC+OOK,且随着湍流强度的增大,前者的优势则更加明显;OOK和BPPM在AWGN、弱湍流和中等湍流信道中,编码增益都随着湍流强度的增大而增大,不同的是,OOK在中等湍流中比强湍流中的大,而BPPM则在中等湍流中的比强湍流中的小;LDPC+PPM时,从4PPM到256PPM,PPM的进制数每翻1倍,系统都有约1dB的损失。因此,在湍流信道条件下,LDPC+PPM具有较大的编码增益,且实现的复杂度较低,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

基于LDPC码的无线光通信副载波误码性能分析

为了研究信道编码技术对无线光通信副载波系统差错性能的影响,基于无线光通信链路噪声特性,建立了大气信道等效数学模型。采用低密度奇偶校验(LDPC)码作为信道编码方式引入无线光通信,在不同光强闪烁指数下对基于副载波相移键控调制无线光通信系统进行了差错性能仿真,比较分析了LDPC编码前后副载波调制系统的误比特率,并对二相相移键控及四相相移键控两种系统进行了对比。结果表明,副载波二相相移键控调制系统的差错性能优于四相相移键控系统,同时LDPC码在弱湍流信道具有优越的纠错能力,可以获得比未编码系统较高的编码增益,在无线光通信领域具有一定的应用价值。     

二维大气无线光码分多址通信系统

在无线光通信系统中采用光码分多址(OCDMA)技术,可以充分利用其丰富带宽,提高系统性能。考虑背景光噪声、探测器噪声、多用户干扰和大气闪烁等影响因素,给出了二维无线光码分多址(2D-WOCDMA)系统模型,在该模型中采用了脉冲位置调制(PPM)和光纤布拉格光栅(FBG)编解码器。通过数值分析,详细讨论了该无线光通信系统的性能。结果表明,大气闪烁是影响二维无线光码分多址通信系统性能的重要因素,当其对数方差较大时,系统难以实现通信,需要采用诸如多用户检测、信道编码及阵列接收等技术提高系统的性能;二维无线光码分多址通信系统适合采用1550 nm波段;该通信系统还受背景光、雪崩光电二极管(APD)增益和调制消光比等因素的影响。     

Research on the system error performance of coherent orthogonal frequency division multiplexing system with M-distribution in satellite-to-ground laser communication

In order to alleviate the influence of atmospheric turbulence on the performance of satellite-to-ground laser communication system,based on the M-distribution atmospheric channel model,a multi-carrier coherent orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation system was proposed for uplink and downlink in the satellite-to-ground laser communication.The closed-form expression of bit error rate (BER) of coherent OFDM modulation system was derived.The relationship between the zenith angle,receiving aperture,signal-to-noise ratio (SNR),optimal beam divergence angle,and optimal transmission radius and the BER were studied under weak,and strong atmosphere turbulence,and compared with binary coherent differential phase shift keying (DPSK) modulation.Both the theory and the simulation results show that compared with coherent DPSK modulation,the bit error performance of the coherent OFDM modulation system in the satellite-to-ground laser communication system is better.     

基于Turbo码的无线相干光通信系统性能研究

为了提高无线光通信系统的性能,提出并分析了基于Turbo码的无线相干光通信系统。对无线光通信系统中的衰减和噪声进行了分析,并通过Matlab仿真得出了特性曲线。借助系统的误码率,通过对比基于Turbo码的BPSK调制的无线相干光通信系统与BPSK调制的无线非相干光通信系统和未编码无线光通信系统性能,得到无线相干光通信系统借助Turbo编码技术,可以提高系统的抗干扰能力,节省发射光功率,提高了系统性能。     

基于直接调制的激光无线通信演示实验

利用半导体激光器,通过电流驱动的直接调制方式,低成本地实现了激光无线通信实验系统。系统可以演示传递音频信息和文字信息,其中数字信号是利用单片机的串口或通用IO口收发,同时用软件实现相关编码协议。系统可以通过单片机自行控制,或通过VC++编写的上位机程序操控。本实验系统可用于教学演示,也可以用于仪器设备间的通信、遥控,或是应用于其他特殊的需要无线通信的场合。