无线光通信调制方式性能分析

无线光通信有多种调制方式,但缺少综合的分析.误码率(BER)是衡量无线光通信系统不同调制方式优劣的重要性能指标,如何正确统计误码性能显得尤为重要.介绍了无线光通信系统以及不同调制方式的基本原理,利用计算机仿真软件,研究在理想信道下实现无线光通信系统误码性能分析的方法,在对四种典型的无线光通信调制方式一OOK、PPM、DPPM和DPIM调制方式的符号结构分析的基础上,分析比较了上述四种调制方式的功率利用率、带宽利用率、传输容量以及抗码间干扰等性能.理论分析及仿真结果表明:DPPM和DPIM调制方式更加适合于未来无线光通信系统.为无线光通信调制方式的选取提供一定的参考依据,并指出其发展趋势.     

基于LiFi定位的矿井下定位系统研制

矿井下的工作环境复杂,四周主要是由岩壁和煤层组成的有限异质可变空间,空气湿度大;空气中浮游杂质、腐蚀性气体含量高,导致事故发生后营救工作困难。为能够及时对事故地点和人员进行实时有效的定位、制定合理的救援行动计划,提高被困人员的获救概率,文中以可见光通信的发展为契机,将可见光通信技术应用于煤矿井下,借助LiFi技术兼具照明和通信的功能,将之应用于矿井下人员定位系统,应用电力线载波通信技术设计通信网络,实现了地面工作人员对矿下工作人员的单工监测定位。LiFi定位的研制为矿下定位通信提供了新的解决方案,克服了现有一些通信方式的缺点,便于矿井下工作的安全生产管理,如矿井下人员管理、考勤工作统计、事故应急救援等,带来了巨大的安全和经济效益。     

基于DHPIM调制可见光通信系统的研究

针对智能交通可见光通信系统采用OOK、PPM和DPIM等调制方式系统的接收机信噪比不理想的问题,研究双头脉冲间隔调制(DHPIM),分析DHPIM对系统接收机信噪比的影响。首先介绍DHPIM调制工作原理,比较各种调制方式系统占用的带宽,接着分析比较了几种典型天气条件下DHPIM调制系统接收机信噪比,最后在同一种天气下,分析比较了系统采用DHPIM等多种调制方式接收机的信噪比。仿真结果表明,在同一天气下DHPIM调制系统接收机信噪比高于OOK、PPM和DPIM等调制系统接收机信噪比。因此与OOK、PPM、DPIM相比,DHPIM可显著提高系统接收机信噪比,更适合于智能交通可见光通信系统。     

无线光通信中DPIM调制下LDPC码需求分析

介绍APD检测输出的概率分布,并且介绍DPIM调制原理,讨论在无线光通信中DPIM调制方式下,LDPC码应用的两个瓶颈问题.通过将DPIM调制改进为定长DPIM调制解决第一个问题.在APD检测输出概率分布的理论基础上,通过对LDPC码译码算法的改进,解决第二个问题.     

无线光通信中LDPC码在DPIM调制下的优化设计

介绍了DPIM调制阶数和LDPC码码率的关系,分析了选取调制阶数及码率使通信系统达到最佳效果的途径。同时介绍了DPIM调制方式的误码率的计算方法,为1T一旋转LDPC码在无线光通信DPIM下的仿真研究奠定了理论基础,在DPIM调制方式下对1T一旋转LDPC码进行了仿真性能分析。     

高带宽延时网络下拥塞控制协议比较与分析

随着网络技术的飞速发展和接入性能的不断提高,如今全世界的互联主干网络呈现出一种高带宽高延时(High Bandwidth-Delay Product Networks)的网络特性.在这种网络特性下,传统网络中的TCP拥塞控制协议已经开始显现出不适应性,如带宽利用率低下、流量抖动频繁等问题.近些年来,各国学者均提出一些适应这种网络环境变化的拥塞控制协议,基于这些协议中窗口调节机制所采用的反馈信息,本文将其划分为三类:基于丢包反馈的协议、基于路径延时反馈的协议和基于显式反馈的协议,并分析了这些协议的优缺点.在总结了高带宽延时网络下拥塞控制协议研究成果的基础上,进一步分析了网络中的传输延时RTT、瓶颈路由器缓存和路由器队列管理算法对现有拥塞控制协议的影响,并通过NS2对各协议在高带宽延时网络下的性能进行了一次全面的比较和评价.最后文章在总结前人工作的基础上,指出了高带宽延时网络下拥塞控制协议性能优化的研究方向.     

光通信中一种有效的差分脉冲位置宽度调制

考虑脉冲位置调制(PPM)在解调时需要严格的时钟同步和符号同步,而且功率越高,时隙越窄的问题,结合差分脉冲位置调制(DPPM)和脉冲宽度调制(PWM)提出了一种有效的调制方式--差分脉冲位置宽度调制(DPPM+PWM).研究了采用DPPM+PWM的红外通信系统在加性高斯白噪声干扰下的性能,对DPPM+PWM的符号结构、发射功率、带宽需求、传输容量以及误包率等特性进行了分析,并通过仿真与开关键控(OOK),PPM,PPM等调制方式进行了比较.结果表明DP-PM+PWM频带利用率高,传输容量大,不需要符号同步,且增加了脉冲信号的长度,大大简化系统实现,是一种很有实际应用价值的调制方式.     

可见光通信调制方式及其性能的思考

为了能够使白光LED的室内照明以及通信的双重功能实现,需要根据可见光通信的相关特点,在对双头脉冲间隔调制(DH-PIM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)、脉冲位置调制(PPM)、开光键控调制(OOK)的结构情况进行分析的基础上,将一种新型的反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)的方式提出来.在对各种调制方式的编码结构、平均发射功率以及带宽的要求进行分析和比较后,进行仿真的结果表明,OOK具有的带宽需求最小,RDH-PIM能够获得的平均发射功率最大,同时在带宽利用流程方面RDH-PIM要比PPM和DPIM具有更大的优势.作为一类折中的调制方式,RDH-PIM在进行无线光通信的过程中是具备着一定的应用价值的.     

可见光通信中有照明限制的广义空间调制算法

可见光通信中的照明需要考虑光功率变换以及照明均匀性。为此,利用多天线脉冲幅度调制(PAM)信号空间域和幅度的特点,提出一种多天线激活的广义空间调制算法。根据不同光功率自适应改变PAM信号形式以及激活天线数。同时,利用一致界技术推导出任意光功率下该算法的误比特率上界。仿真结果表明,该算法可以在不改变传统照明性能的前提下,有效提升系统的误比特性能,且其理论模型在高信噪比条件下可以很好地预测系统的误码率。     

APSK调制在基于OFDM可见光通信系统中的性能分析

在基于正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)的可见光通信(Visible light communication, VLC)系统中,发光二极管(Light emitting diode,LED)的非线性特性是影响系统性能的一个重要因素。为了减小LED非线性的影响,将幅度-相移联合键控(Amplitude-phase shift keying, APSK)调制与OFDM技术相结合的传输方式引入可见光通信系统中。本文介绍了APSK调制的原理及其在基于OFDM调制的可见光通信系统中的应用,建立了基于APSK-OFDM调制的可见光通信系统模型,并与常用的基于正交幅度调制（Quadrature amplitude modulation, QAM）的OFDM系统性能进行了对比。仿真结果表明,在OFDM系统中,如果信道是理想的,QAM调制的性能要比APSK调制的性能好;但当考虑到LED的非线性特性时,后者的性能要明显优于前者。     

基于光通信的数据单向导入系统的设计与实现

随着信息网络的日趋成熟,网络信息安全尤其是内网信息安全,越来越受到人们的关注,成为一时研究的热点。其中如何防止在移动存储设备与内网计算机信息交流过程中内网信息流失的问题,显得尤为迫切。为此,本文提出一种基于光通信的数据单向导入系统,为用户提供一种安全地将信息或者数据单向导入到内网的解决方案。利用光的单向性,从传输通道上卡断了反向的可能,有效地保护内网的机密信息不会流失到外部,同时做到良好的人机交互,用户可以任意选择存储设备中的文件发送。     

DPSK数字调制系统的设计与实现

由于数字通信在抗干扰性、保密性以及数字信号处理方面的优越性,它的应用越来越广泛。数字调制技术作为这个领域中极为重要的一个方面,也得到了迅速发展。目前,在数字通信中,人们广泛采用DPSK调制技术。为了增强DPSK调制系统的集成度,采用FPGA开发平台来实现调制系统。将差分编码模块、余弦信号发生器和信号源接口集成在单片FPGA上,再通过数模转换器将输出的数字信号转换为模拟信号发送出去。整个设计基于Xilinx公司的ISE10.1开发平台,使用Verilog编程语言,并在Spartan-3E实验板上验证成功。该设计提高了系统集成度。     

高带宽互联网与电视产业融合的可行性概述

当前,电视产业面临着互联网的巨大冲击。而电视观众本身的收视习惯,在近几年也出现了明显的变化。因而传统电视从形式到内容,都存在无法跟上时代需要的危险。通过比较国内外市场现状,浅析传统电视本身的局限,了解观众行为的变迁,对未来电视产业,特别是在三网融合大背景下数字电视的发展提供了新的需求,据此提出了以跨平台、个人化为主要目标的发展方向。     

激光调制系统的设计与制作

激光通信是近年来出现的新型通信方式,其具有通信效率高、通信容量大、防截获能力强等突出优点,光纤通信、空间激光通信都成为了研究热点.本文利用所学光电子学知识制作出一套激光通信系统,用电信号去调制激光,最后光电传感器将激光信号还原成电信号.系统使用MP3或者其他音乐设备作为信号源,使用300mW的激光二极管作为光源,PIN光电二极管作为光电传感器,最终实现了音乐信号的无失真还原并播放.     

基于FPGA的多通道可见光通信系统的设计与实现

与传统的射频通信方式相比,可见光的频谱资源丰富,且具有较高的安全性。设计的多通道可见光通信系统分为发射端与接收端,基于Verilog HDL语言对发送端的通道分发模块、透传组帧模块、信道码块分割模块以及接收端的透传解帧模块、通道合并模块进行了详细设计,实现了最大支持16路数据同时收发的多通道可见光通信系统。为满足系统的高速通信,设计优化可见光通信的发射/接收系统电路,在发射端采用前级预加重电路,有效补偿了信道损失;在接收端采用由电阻和电容共同构成的T型放大电路来实现对衰减信号的补偿。最后,联合实验平台进行测试,结果表明设计的多通道可见光通信系统传输误码率不大于10-9,单通道传输速率不低于30 Mb/s,此研究有利于提高可见光通信系统的可靠性、高速性。     

基于LED的高速可见光通信系统研究

LED照明与可见光通信技术相结合,构建出基于LED的可见光无线通信系统。本文介绍了白光LED的光源特性,分析了均衡技术可以克服LED较低调制带宽和提高信噪比的特性。详细介绍了不同调制体制的高速可见光无线通信系统,并比较了它们的优缺点,最后介绍了高速可见光通信系统的组网,通过对通信链路和系统信道模型进行分析讨论,指出了照明设计和接收机设计时应考虑的因素。     

一种可变带宽数字下变频器设计与实现

针对数字下变频器资源消耗多、信号处理时间长、运算效率低和难以处理多种带宽信号等问题,在研究数字下变频和多相结构运算特点的基础上,提出一种多相带通滤波结构设计,并利用恒速乘法、乘法器复用和多速率输入输出控制等技术实现了这一结构。软硬件仿真表明:该结构不仅能够实现多种带宽信号的正交数字下变频,而且,具有很高的运算效率和硬件资源利用率、较短的信号处理时间。     

多制式数字调制系统的设计与实现

简要介绍了一种利用数字调制芯片HSP50215设计和实现的高速数字调制系统,它可以对数字信号进行多种方式的调制,如BPSK,QPSK,OQPSK,MSK或m－QAM。本系统可以用于有线电视信道中各种数字传输方式的研究,稍加修改也可以作为有线电视数字机项盒或电缆Modem系统的调制发送模块。     

领域专用低延迟高带宽TCP/IP卸载引擎设计与实现

针对量化高频交易应用场景对数据传输低延迟高带宽的需求,定制一种领域专用的TCP/IP协议栈,并将其卸载到专用硬件加速模块上。采用模块化设计实现专用硬件逻辑,并与FAST协议硬件加速模块共同构成完整的低延迟高带宽高频交易系统。通过调整最大报文长度,实现64 Byte数据对齐,提升内核与高带宽内存（HBM）间的读写速率,并对内存结构进行优化,实现主机端与HBM间的4通道并行读写管理。对各功能模块进行数据流优化,最终构建全流水线架构。模块间统一使用AXI4-Stream接口连接,并绕过内存进行数据传输,实现传输性能的提升。实验结果表明,TCP/IP卸载引擎在Xilinx Alevo U50数据中心加速卡上可获得38.28 Gb/s的网络吞吐率,基础网络通信穿刺延迟最低为468.4 ns,在叠加FAST解码协议后延迟为677.9 ns,与传统软件处理网络堆栈（Intel i9-9900x+9802BF）的方式相比,TCP/IP引擎的吞吐率提升1倍,延迟降低为1/12,且延迟稳定,波动范围在10 ns左右,在满足量化高频交易场景需要的同时,有效减轻了CPU的负载。     

通用处理器的高带宽访存流水线研究

存储器访问速度的发展远远跟不上处理器运算速度的发展,日益严峻的访存速度问题严重制约了处理器速度的进一步发展.降低load-to-use延迟是提高处理器访存性能的关键,在其他条件确定的情况下,增加访存通路的带宽是降低load-to-use延迟的最有效途径,但增加带宽意味着增加访存通路的硬件逻辑复杂度,势必会增加访存通路的功耗.文中的工作立足于分析程序固有的访存特性,探索高带宽访存流水线的设计和优化空间,分析程序访存行为的规律性,并根据这些规律性给出高带宽访存流水线的低复杂度、低延迟、低功耗解决方案.文中的工作大大简化了高带宽访存流水线的设计,降低了关键路径的时延和功耗,被用于指导Godsonx处理器的访存设计.在处理器整体面积增加1.7%的情况下,将访存流水线的带宽提高了一倍,处理器的整体件能平均提高了8.6%.