大气湍流信道中的广义索引调制非对称限幅光OFDM

索引调制光OFDM虽可实现高频谱效率,但其误码性能还不够理想。为此,本文结合非对称限幅光OFDM技术,通过每组激活数目不等的子载波,提出了一种广义索引调制非对称限幅光OFDM(Asymmetrically Clipped Optical OFDM with Generalized Index Modulation,ACO-OFDM-GIM)方案。每个子载波块中选择激活数目不唯一的子载波,同时引入子载波分配算法进一步提升了系统的误码性能。文中详细介绍了ACO-OFDM-GIM调制映射原理,推导了其在湍流信道下的理论误码率,并采用仿真实验进一步验证了其性能。结果表明,与ACO-OFDM、ACO-OFDM-IM等系统对比,ACO-OFDM-GIM系统的传输速率和误码性能都有明显改善。在频谱效率相同的情况下,ACO-OFDM-GIM系统在大信噪比时能够获得比ACO-OFDM和ACO-OFDM-IM系统更好的误码性能。当误码率为1×10-4时,强湍流条件下(4,[1,2])ACO-OFDM-GIM系统的信噪比相对于(4,2)ACO-OFDM-IM和ACO-OFDM系统分别改善了约2.5 dB和4.5 dB。ACO-OFDM-GIM方案为未来大气激光通信传输速率的提高提供了一种有效手段。     

Log-normal湍流信道中超奈奎斯特传输系统的误码性能

超奈奎斯特传输理论与调制技术相结合,可有效提高系统的频谱效率。本文将超奈奎斯特理论引入大气激光通信系统,构建了一种适合于log-normal湍流信道的超奈奎斯特光传输系统,推导了QPSK调制方式下超奈奎斯特大气光传输系统平均误码率的表达式,利用蒙特卡洛仿真进一步分析了该系统的误码性能及频谱效率。结果表明:采用超奈奎斯特技术方案可以较大幅度提升大气光传输系统的频谱效率,当SNR为18 dB,S.I.为0.4时其频谱效率可以达到1.7 Baud/Hz,而未采用超奈奎斯特技术时只有1.56 Baud/Hz。另一方面,大气湍流对超奈奎斯特系统误码性能的影响较明显,当S.I.为0.4,BER为3.8×10^-3时,信噪比恶化了约1 dB。相对于频谱效率的提升,误码性能的恶化是能够接受的。因此,可以将FTN技术引入大气光传输系统来提高系统的频谱效率。     

基于大气光通信偏振PPM的误码率研究

大气光通信误码特性的研究是激光通信系统开发和应用中的关键问题。为了减小在大气光通信PPM调制过程中引起的误码率,提出了一种基于空间光偏振的PPM调制方式。在该调制方式中,信道噪声和探测器噪声是影响误码率的主要因素。利用信道噪声和探测器噪声的特点,本文讨论了探测门限判决和信道偏振角度解调对自由空间光通信系统性能的影响,建立了系统误码率的数学模型,并进行数值仿真。仿真结果表明,当信噪比为0～20 dB时,探测门限判决引起的系统误码率随着信噪比的增大由10°下降到10~(-7),门限阈值为1/2时误码率最低;当探测器噪声功率为10～-20 dBm时,偏振角度解调引起的系统误码率随着探测器噪声功率的降低而降低;在相同噪声功率下,偏振角0°时误码率最高,偏振角90°时误码率最低。     

相关信道中光多输入多输出系统的误码率

多输入多输出(MIMO)技术可以在不额外增加频谱资源和发射功率的条件下成倍提高通信系统的信道容量,但子信道间存在的空间相关性会影响光MIMO无线通信系统(OWC)的性能。本文研究了对数衰落信道中空间相关性对光MIMO系统误码率的影响。针对脉冲位置调制(PPM)方式,采用指数相关模型推导出了光MIMO通信系统在不同相关机制下的对数振幅衰落系数矩阵和最大似然检测准则。然后,采用Wilkinson近似方法推导出了该条件下光MIMO系统误码率的上界。最后,利用仿真实验进一步分析了空间相关性对OWC MIMO系统误码率的影响。结果表明:空间相关性的存在使得OWC MIMO系统的性能恶化,且随着收发天线数量的增加,空间相关性会导致系统误码率恶化加剧。因此在实际工程应用中要合理放置天线,尽量减小天线之间的相关性,以便更好地发挥MIMO系统的优势。     

可见光通信的间隔多脉冲位置调制

根据室内可见光通信(VLC)的信道传输特性,建立了一种可见光通信系统的链路模型,提出了用于VLC系统的间隔多脉冲位置调制(IMPPM)方案。介绍了IMPPM方案的符号结构,并将该方案与VLC系统的另外两种调制方式,脉冲位置调制(PPM)和多脉冲位置调制(multi-PPM,MPPM)在带宽、功率需求,比特误差率(BER)等方面进行了比较。结果显示:MPPM和IMPPM在信源(M)为3,4,5bit时的带宽需求和功率需求取得了比较好的平衡。当BER达到10-3时,IMPPM接收的光功率比PPM低4dB,比MPPM低2dB;由于IMPPM中相邻两脉冲有时间间隔,所以,其BER性能要优于MPPM。IMPPM用于可见光通信时,其功率需求低于MPPM,抗多径及码间干扰的能力优于PPM和MPPM。     

湍流信道下光空间调制信号的压缩感知检测

在光空间调制系统中采用最大似然检测算法可以获得最优的误码性能,但算法的译码复杂度限制了其实际应用。本文依据光空间调制激光器映射向量,并结合脉冲位置调制方式下的脉冲向量构建了具有稀疏特性的发送信号。基于该稀疏特性,采用正交匹配追踪算法提出了一种基于压缩感知理论的光空间调制信号检测方法。仿真结果表明:该方法以少量误码性能损失为代价极大地降低了信号检测的复杂度。当激光器数目为64时,相比于最大似然检测算法,本文所提方法的复杂度降低了99.54%。同时,由于稀疏性的引入,该方法更适合于具有大规模激光器的无线光通信系统。     

PCM/FM遥测系统下LDPC译码算法研究

低密度奇偶校验(LDPC)码译码过程中,当信噪比低于译码阈值时误码率趋于一非零常数,此时继续进行消息迭代不会改善码字误码性能。针对这一问题,提出了一种改进的译码方法,一旦译码结果出现多次重复,即令迭代停止,大幅减少了迭代次数。将LDPC码及改进的译码方法应用于脉冲编码调制/调频(PCM/FM)遥测系统,并从复杂度和误码率两个方面进行了对比分析。仿真结果表明,PCM/FM遥测系统下,利用改进方法的归一化最小和算法误码性能较好,而且该算法易于硬件实现。     

空间光混频器分光性能的分析与优化

为了进一步提高零差相干光通信系统的接收灵敏度,对空间光混频器的信号光分光比进行了优化。根据零差相干通信系统数学模型,推导了信号光分光比和环路相位误差、通信误码率的数学表达式,经过计算分析可知当光混频器Q支路的信号光满足锁相环要求时,可通过提高I支路信号光分光比来降低误码率和提高接收灵敏度。在分光比优化后光混频效率提高了53.5%,通信探测灵敏度提高了3dB。利用VPI软件进行建模仿真,得到不同分光比下系统的眼图和相位噪声功率。仿真结果显示,探测灵敏度提高了2.83dB。最后,搭建了零差相干光通信桌面实验系统,研究了空间光混频器分光比和系统误码率、锁相环工作的影响规律,当分光比由0.5减小至0.2时,系统误码率由3.53×10~(-9)下降至4.25×10~(-10),当分光比为0.1时,锁相环失锁,误码率为1。实验结果基本符合理论和仿真结果,所得分光比的影响规律和优化结果将为空间零差相干通信系统的研制提供技术参考。     

基于FPGA的多信源可变速率通信系统

目前多数数字通信系统无法同时兼容多信源、多调制体制和可变速率，通用性不高且不易于扩展，对此设计了基于FPGA的数字通信系统，系统发送体制可选BPSK、QPSK体制，传输码速率10 Kbit/s～20 Mbit/s可选，支持文件、图像、音视频等多种信源。利用AD9747和AD9643对音视频信号进行发射和接收，在FPGA上完成信道编码译码、调制解调和带通滤波等工作。经测试，系统视频传输延时小于0.5 s,加噪7.5 dB情况下视频传输正常，误码率低，解调损耗小于0.8 dB,性能稳定可靠，可用于视频监控、广播、光学传输等领域。     

星地相干激光通信中的自适应光学系统边界参数设计

分析了星地相干激光二进制相移键控(BPSK)通信系统中自适应校正波前残差与相干效率的关系;讨论了自适应校正下相干效率和误码概率的动态特征;然后,研究了大气闪烁对相干效率和通信误码率的影响。在假设接收强度均匀分布的前提下建立了波前残差均方根值与相干效率的理论关系,采用频率直方图方法仿真了相干效率以及相应的误码概率的概率分布函数,计算了不同校正残差和闪烁条件下的通信平均误码率。结果表明:波前残差大于1rad时,相干效率主要受波前残差影响,自适应校正性能达到衍射极限时才能获得10-8的误码率,但此时大气闪烁可能会使误码率增大两个数量级。     

An 802.11 n wireless local area network transmission scheme for wireless telemedicine applications

In this paper, an 802.11 n transmission scheme is proposed for wireless telemedicine applications. IEEE 802.11n standards, a power assignment strategy, space-time block coding (STBC), and an object composition Petri net (OCPN) model are adopted. With the proposed wireless system, G.729 audio bit streams, Joint Photographic Experts Group 2000 (JPEG 2000) clinical images, and Moving Picture Experts Group 4 (MPEG-4) video bit streams achieve a transmission bit error rate (BER) of 10-7, 10-4, and 103 simultaneously. The proposed system meets the requirements prescribed for wireless telemedicine applications. An essential feature of this proposed transmission scheme is that clinical information that requires a high quality of service (QoS) is transmitted at a high power transmission rate with significant error protection. For maximizing resource utilization and minimizing the total transmission power, STBC and adaptive modulation techniques are used in the proposed 802.11 n wireless telemedicine system. Further, low power, direct mapping (DM), low-error protection scheme, and high-level modulation are adopted for messages that can tolerate a high BER. With the proposed transmission scheme, the required reliability of communication can be achieved. Our simulation results have shown that the proposed 802.11 n transmission scheme can be used for developing effective wireless telemedicine systems.     

超宽带脉冲信号的波形设计研究

UWB无线通信脉冲发射波形的优化设计不仅能够大大提高UWB系统的位误码率（BER）性能,而且还可以优化UWB无线系统的设计、提高功率效率、降低干扰并使得UWB无线通信系统与其它传统的通信系统能够更好地共存。脉冲波形设计在UWB系统中具有重要作用与意义。文章根据超宽带系统的特点与需求,提出了成形脉冲设计的具体要求和相关的评价指标。并介绍了UWB成形脉冲中几种典型超宽带成形脉冲。主要介绍了：高斯脉冲及其各阶导数脉冲、Hermite正交脉冲以及扁长椭球波函数（PSWF）正交脉冲等的实现原理和特点,最后介绍了脉冲波形设计过程中需要注意的一些影响因素。     

LiNbO3外调制器的10 Gbit/s光纤传输系统

建立了一个10 Gbit/s光纤传输系统平台,实现了10 G光信号无中继、无误码传输,系统采用了NRZ码、高性能的GaInAsP 多量子阱DFB激光器、LiNbO₃电光调制器。进行了系统的传输实验,得到了系统的各项指标参数,分析了影响系统传输质量的因素,研究了传输系统中的一些关键问题。无中继距离为84 km,采用了CWDM技术对信号进行复用。在误码率为10^-12时,接收机的最小接收光功率可达到-26.76 dBm。系统的功率代价为0.49 dB,没有出现误码率平台。实验还对发送光信号的消光比与接收机灵敏度之间的关系进行了研究,连续观察24 h无误码。     

Bit error rate performance of multicarrier CDMA system with application to image transmission

In this paper, we proposed and analyzed a multicarrier CDMA system with application to image signal transmission over wireless communication channels. Instead of the conventional method of transmitting signal with one carrier frequency, the image signal is partitioned into subsets and a different subband carrier modulates each subset. By so doing, the probability that all the subcarrier will simultaneously fade and be in error is minimized. The performance of the proposed system is evaluated in terms of the average bit error rate in the presence of multipath fading and thermal noise and as a function of data rate, bandwidth, delay range, and space diversity. The effectiveness of multicarrier modulation in resisting fading is demonstrated for a maximal ratio combining space diversity system. Results reveal considerable performance improvement using multicarrier modulation, compared to single carrier modulation.     

激光二级管脉冲调制时的功率自动控制

主要论述了激光二级管(LD)在A3激光印字机中的脉冲调制,激光功率自动控制以及实现LD的半导体致冷技术。