白光LED通信系统的噪声与干扰分析

阐述了背景可见光在噪声受限与干扰受限的白光LED通信系统中的影响.利用带通滤波器和光学设计以及噪声匹配等方法提高了作为噪声受限系统的接收机性能;采取带阻滤波器、副载波调制、增设滤波电容等措施,很好地抑制了干扰源对干扰受限系统的影响;提出了基于噪声与干扰双受限的白光LED通信接收机设计方案,根据该方案设计的白光LED通信...     

背景光对恒虚警下APD探测性能影响评估方法

针对恒虚警工作方式下,噪声、信号及倍增因子之间相互作用的问题,分析了倍增因子、背景辐射对APD探测系统性能的影响以及恒虚警补偿方式的工作原理,建立了恒虚警下背景辐射与倍增因子的关系模型。通过求取有、无背景光时系统可探测到的最小信号功率,建立了APD性能的评估模型,设计实验对模型进行了验证,利用该模型分析了不同噪声对APD探测性能的影响。结果表明,随着背景光增强,其对APD的性能影响逐渐增大,且增大速率逐渐减缓;暗电流噪声较小时,背景光对APD作用较为明显,随着暗电流噪声的增大,背景光对系统影响迅速减小,最终趋于平稳;背景光对APD的影响随热噪声、放大电路噪声的增大而均匀增大。     

一种大气激光通信系统抗干扰调制/解调技术

空间光通信以大气为介质进行信息传输时,不可避免地受到大气散射、大气湍流及背景光等因素的影响。针对大气信道对通信质量的影响,提出了基于激光偏振态参数的调制与解调技术,设计了一种基于偏振移位键控(PolSK)的大气激光通信系统并对其原理进行了简要分析。该通信系统采用偏振移位键控的调制方式,即利用圆偏振光的两种旋态(左旋和右旋)进行编码、调制从而实现数据的传输,接收端采用平衡探测方法进行光信号解调。对系统性能进行仿真分析,结果表明,基于激光偏振态参数的调制与解调技术在抗大气环境干扰、提高数据传输速率和降低误码率等方面具有优越性,在未来的空间激光通信领域有广阔的发展空间和应用前景。     

PSK通信信号的干扰算法研究

基于PSK通信信号的调制特点提出了一种高效干扰算法——相似信号干扰算法。该算法利用PSK调制方式的特点产生干扰波形,针对PSK通信信号进行干扰。分析了该算法产生的干扰信号码元与PSK通信信号码元相位对齐与否对PSK通信信号误比特率的影响。仿真结果表明,在相同信噪比和干信比的条件下,相似信号干扰算法比一些常规的干扰算法对PSK通信信号的干扰效果好。     

多光源可见光通信关键技术

可见光通信技术主要基于发光二极管（light emitting diode,LED），依托现有照明网络基础设施完成信息传输与组网。针对室内多灯照明场景，研究了照明约束下的星座图优化与功率资源优化；并结合光学智能反射表面，动态调控反射信道，以提升系统传输数据率与覆盖范围。同时，通过初步研究，揭示了低频调制光信号的频闪效应对人体的影响，意味着LED光生物效应需要在未来的信号设计中全面考虑。     

噪声调制干扰信号时域特性分析

利用波形的峰值因数从时域角分析了噪声调制干扰信号，通过对模拟调制信号峰值因数的分析，得到峰值因数与调制样式及调制信号形式的关系，分析了噪声带宽时对其时域特性，峰值因数的影响，以及时域特性干扰的影响；指出了在进行干扰的分析及设计中应如何考虑峰值因数的影响。     

基于相位调制技术的可见光通信系统码间干扰识别研究

室内可见光通信系统的传输信道易受到多径效应产生严重码间干扰,降低通信质量,为此提出了相位调制技术的可见光通信系统码间干扰识别方法。通过构建可见光通信系统信道模型,针对信道光源之间在时域和频域上形成的重叠光信号在多径效应作用下,产生的码间干扰,利用位调制技术对系统信道展开均衡设计,并依照多径扩展统计限定码元速率均值,实现码间干扰抑制。结果表明:本文方法有效调制室内可见光通信系统传递出的信号码元,消除码间干扰对传输信号产生畸变失真,降低系统误码率、误比特率、均方误差以及功率峰均比,大幅度提升了数据传输质量和通信可靠性。     

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。     

不同波长紫外光信号在高空大气通信中的性能分析

为分析高空紫外光通信性能,建立了高空太阳辐射分布模型;研究了不同波长紫外光的高空散射系数和吸收系数;考虑太阳辐射的背景光和接收端散粒噪声,对紫外光直视与非直视链路的损耗和信噪比进行了仿真分析.结果表明:在高空30 km以下,由太阳辐射产生的背景光远小于接收端散粒噪声;在7 km的高度上280 nm的信号光可实现距离为5 km、速率为10Mb/s的直视通信和距离1 km、速率50 kb/s、收发端仰角为20°的非直视通信.直视与非直视通信可以通过选择波长在“日盲区”两端的信号来减小臭氧对紫外光的吸收作用,提高信噪比;非直视通信还可以选择“日盲区”波长短的信号来增强散射效应,改善通信性能.     

室内可见光通信光功率分布的实验研究

室内可见光通信技术是基于白光LED（发光二极管）照明光源的无线光通信技术,在机场、医院等严格限制电磁干扰的场合可替代射频通信,应用前景广阔。鉴于室内可见光在传输过程中墙壁反射引起的多径效应对信号传输质量的影响,本文在4.0m×4.0m×2.8m的房间内测量了室内可见光系统光源的光功率分布,结果表明光源的光信号经墙壁反射,会造成严重的多径效应,从而产生码间干扰。本文对室内可见光功率分布的仿真研究进行了实验验证,实验结果与理论仿真研究基本吻合。     

LED拓扑结构对可见光通信性能影响的分析

在室内可见光通信的研究中,发光二极管的拓扑结构通常被忽略,大多将其视为一固定参数。针对其拓扑结构问题,提出了对不同的LED拓扑结构进行仿真分析,通过matlab建立了室内可见光通信系统模型,并对室内可见光通信中的发光二极管拓扑结构进行仿真测试,得到了不同发光二极管拓扑结构下的室内接收信噪比分布,进而分析不同的LED拓扑结构对信号传输的影响。仿真结果表明,发光二极管对室内接收信噪比分布的影响主要由其结构分布的均匀程度和发光二极管的照射强度是否均衡决定,且优化后的发光二极管拓扑结构具有更良好的室内信噪比分布,更适合室内可见光通信。     

Angle diversity and rate-adaptive transmission for indoor wireless optical communications

The main degrading factor in indoor wireless optical communication systems for bit rates up to several megabits per second is the shot noise induced by ambient light (sunlight and artificial light produced by incandescent and fluorescent lamps). Due to the directional nature of both signal and ambient light noise, the spatial distribution of the signal-to-noise ratio in indoor environments can show large variations. This article compares techniques that are able to mitigate the effect of such SNR variations: rate-adaptive transmission and angle diversity. In the first technique, the effective data rate is adjusted to the local SNR conditions by introducing different levels of redundancy. The second technique explicitly explores the directionality of the SNR by combining signals collected from different observation angles. We address the performance of rate-adaptive transmission and angle diversity techniques, and compare them based on experimental results obtained in a typical indoor environment.     

可见光通信中自适应空间调制研究

针对可见光通信中MIMO系统的信道干扰问题,采用自适应空间调制技术,即发送端任一时刻只有一个发光LED处于工作状态来传输数据,接收端采用最大似然算法恢复原始信号,同时为优化误码率性能,加入自适应Fischer算法,发送端能够根据信道状态信息对各个子载波分配不同的比特,降低误码率.实验结果表明:在传输速率和发送功率一定的情况下,结合Fischer算法的空间调制技术能有效降低系统误码率,改善可见光通信系统的通信性能.     

An inter-lighting interference cancellation scheme for MISO-VLC systems

In this paper, we propose an inter-lighting interference cancellation (ILIC) scheme to reduce the interference between adjacent light-emitting diodes (LEDs) and enhance the transmission capacity of multiple-input–single-output (MISO)-visible light communication (VLC) systems. In indoor environments, multiple LEDs have normally been used as lighting sources, allowing the design of MISO-VLC systems. To enhance the transmission capacity, different data should be simultaneously transmitted from each LED; however, that can lead to interference between adjacent LEDs. In that case, relatively low-received power signals are subjected to large interference because wireless optical systems generally use intensity modulation and direct detection. Thus, only the signal with the highest received power can be detected, while the other received signals cannot be detected. To solve this problem, we propose the ILIC scheme for MISO-VLC systems. The proposed scheme preferentially detects the highest received power signal, and this signal is referred as interference signal by an interference component generator. Then, relatively low-received power signal can be detected by cancelling the interference signal from the total received signals. Therefore, the performance of the proposed scheme can improve the total average bit error rate and throughput of a MISO-VLC system.     

面向可见光通信的硅基InGaN/GaN多量子阱波导定向耦合器光子集成芯片

利用可见光信号作为新型信息载体的光通信技术近些年来得到长足发展,为了开发新一代光子集成芯片作为可见光通信网络的终端器件,满足可见光信号发射、接收、传输与处理的复合需求,该文基于硅基InGaN/GaN多量子阱材料,设计了一种集成可见光波段微型发光二极管(LED)光源、波导定向耦合器、微型光电探测器于一体的光子集成芯片。该芯片利用InGaN/GaN多量子阱材料的发光探测共存现象,实现了上述复合功能。微型LED光源作为发射端,可以发射出蓝色波段的可见光信号,其发光强度受到注入电流的线性调制,可实现调幅可见光通信,适合作为可见光通信的发射端。微型LED光源发射的可见光信号传输进入波导定向耦合器,实现了片内有效传输耦合和光功率平均分配。经过耦合传输的可见光信号进入微型光电探测器,可以监测到与耦合传输的光信号强度相匹配的光电流。最后,可见光通信测试也表明该芯片可实现有效的可见光通信。该研究为发展面向可见光通信网络需求的复合功能光子集成芯片终端提供了更多可能性。     

室内可见光通信调制方法分析

为了利用白光LED实现照明和通信的双重功能,根据室内照明可见光通信的特点,提出了反向归零码开关键控(ROOK-RZ)调制、反向脉冲位置调制(RPPM)、反向差分脉冲位置调制(RDPPM)和反向数字脉冲间隔调制(RDPIM)。在给出符号结构的基础上,分析比较了各种调制方式的带宽需求和平均发射功率,推导了误时隙率表达式,并对各种调制方式的误时隙率进行了比较。结果表明,开关键控(OOK)具有最小的带宽需求,RPPM可获得最大的平均发射功率和最好的误时隙率,但带宽需求最大。     

可见光MIMO通信系统中级联编码的应用

可见光多输入多输出（MIMO）通信中空时分组编码能够获得较高的分集增益，但是其有效性较差，空间调制编码能够提高系统的频谱利用率但其可靠性较差。因此结合空时分组编码和空间调制编码的优势设计出空时分组-空间调制（STBC-SM）级联编码应用到可见光MIMO通信系统中，根据朗伯光源衰减特性建立了可见光室内传输信道模型，并对系统有效性及可靠性进行了仿真验证。结果表明在确保原有效性和相同误码率前提下，STBC-SM级联编码的可靠性较SM提高了5~8 dB，在确保原可靠性的前提下，STBC-SM级联编码的有效性较STBC提高了。表明文中设计的级联编码可有效的解决通信系统中有效性与可靠性的矛盾问题，为研究室内可见光MIMO通信提供了很好的理论意义。     

参数调制多载波雷达通信共享信号设计

雷达通信一体化是减少电子平台体积与电磁干扰的一种有效途径,而共享信号的研究是实现雷达通信一体化的关键技术。该文提出了一种基于Chirp信号的多载波雷达通信共享信号,其主载波采用唯一Chirp信号实现雷达功能,副载波通过改变调频率和初始频率参数组合的Chirp信号调制通信信息。分析了共享信号的模糊函数以及参数设计方法,并对其处理过程及系统性能进行了研究。仿真结果表明,该信号具有较低误码率和高稳健性特性,使用该共享信号可在微量降低雷达性能的前提下实现通信数据的传输。