无线相干光通信空间分集接收合并技术

空间分集接收能补偿大气湍流造成的信道衰落。在给出相干检测分集接收的系统模型和晴朗大气信道模型的基础上,考虑子孔径间信号相关性,分析了等增益合并分集和最大比合并分集的误码率性能,并就中断概率与选择分集进行了比较。分析结果表明,空间分集接收能够明显改善相干光通信系统的性能,并且接收信号间的空间相关性越小分集接收的性能越好,其中最大比合并分集性能相对其他两种合并方式优势明显,选择分集性能最差,但它与等增益合并分集的差距不大,同时选择分集实现相对容易,在工程应用中要综合考虑实现的难易程度和性能。     

副载波调制无线光通信分集接收技术研究

基于湍流信道条件下光强闪烁的对数正态分布模型,建立了副载波BPSK调制的无线光通信空间接收分集系统。在不同光强闪烁效应和接收天线数下,分别对比分析了3种线性合并技术的差错性能及分集增益。仿真结果表明,分集技术可以有效地改善无线光通信系统性能,具有较强的抗大气信道衰落能力。3种合并技术中,系统误码率性能改善最优的是MRC,其次是EGC,而SelC较差,对短距离且弱光强闪烁下的FSO系统,不建议空间分集采用选择合并方式。     

极化分集时MIMO系统的信道容量

论文给出了MIMO系统采用极化分集时的信道模型,对接收信号空间相关性和信道容量进行了研究,并对其随接收天线极化夹角的变化情况进行了分析。研究表明,采用极化分集技术的MIMO系统具有良好的非相关衰落特性,信道容量得到显著提高。     

瑞利衰落信道下非独立多重分集接收性能分析

在瑞利衰落信道中利用分集接收是抗衰落最有效的方法,当参与分集的各接收信号彼此独立时能获得最佳性能,分集信号之间的相关性会造成误码性能恶化.现有文献中只给出了二重分集的情况,本文对于二重以上分集在分集信号之间具有一定相关性时的误码性能作了理论分析,尤其是对实际应用中各分集信号之间的相关性并非均匀的情况进行了分析计算,并通过计算机进行了模拟,对于几种典型的情况给出了计算结果和误码性能曲线.     

弱湍流中紫外光非直视分集接收技术的研究

根据弱湍流信道中对数正态分布模型,建立了紫外光非直视分集接收系统。采用开关键控（OOK）调制,在不同闪烁指数和接收天线数下,分别对比分析了最大比合并（MRC）、等增益合并（EGC）和选择性合并（SC）的误码性能。仿真结果表明,相比于无分集情况,采用三种合并方式的误码率性能有明显提升。在接收天线数相同的情况下,三种合并方式中,MRC的性能最优,其次是EGC,SC的性能最差。对比分析了不同接收天线数时的误码率性能,随着接收天线数的增加,三种合并方式的误码性能得到了较大改善。在弱湍流信道中,采用分集接收技术能够减轻衰落的影响,提高分集增益。     

基于FB-FDE的地空通信分集接收技术

提出了基于滤波器组频域均衡(FB-FDE)的分集接收方法,充分利用了FB-FDE技术抗多径能力强和动态时变适应性好的特性,较好地解决了低仰角下的地空信道快速时变的频率选择性衰落问题。并且通过建立低仰角下地空信道天线的相关性模型,从理论上分析了天线相关性对FB-FDE技术的分集接收性能的影响。仿真试验表明,天线相关系数为0.5时能获得较好的接收分集增益。     

波束空间的微小区信道研究

MIMO技术中使用多波束可以提高MIMO系统的分集性能和用于复用的接收检测性能，这为波束空间信道特征提出了挑战——需要探讨多个不同波束情况下的信道特征。利用射线跟踪技术对典型的微小区街道环境进行了大量的仿真，分别从路径损耗特性与角度扩散特性两个方面讨论了不同波束情况下的信道特征，并与全向发射天线的信道预测模型进行了比较。仿真结果表明，波束空间下LOS与NLOS环境需要重新定义，并且当在LOS环境下使用多波束发射时，可以使接收端得到类似非直视环境（NLOS）下充分的角度扩散特性，从而可以降低天线间信号的空问相关性，提高MIMO系统的性能。     

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.     

空间激光通信探测器阵列接收合并技术

大气湍流、吸收和散射等因素引起的光强闪烁严重影响了空间激光通信系统的效率,导致激光束能量衰减、信噪比下降,探测器阵列分集接收技术能有效克服这种影响.主要研究了探测阵列分集接收的三种合并方式,即选择式合并、等增益合并和最大比合并.分析对比了三种合并方式在提高功率增益和信噪比方面异同点.在相同大气湍流和中断概率条件下,最大比值合并对信号改善最为明显,等增益合并次之,选择式合并在分集接收中对信号改善最小.当两路分集接收时,最大比合并相对于无分集时信噪比改善因子提高了100％,等增益合并提高了78.5％,选择式合并提高了50％.最大比合并实现复杂,选择式合并实现相对容易,可根据实际工程性能要求,选择合适的合并方式.     

在多径衰落信道上FD／SSMA系统的性能分析

多载波频率分集扩展频谱码分多址系统是一种基于多载波传播,与直接序列扩展频谱码分多址系统存在时间－频率对偶关系的扩频多址通信方案。在多径传输信道下,基于ＦＤ／ＳＳＭＡ信号的锐自相关和低互相关特性,本文提出了ＦＤ／ＳＳＭＡ系统可以采用路径分集接收的方案。分析和模拟计算表明,在多径衰落信道下,采用路径分集方案时ＦＤ／ＳＳＭＡ系统的性能将得到明显的改善。     

长距离光传播路径中大气相干长度的测量研究

基于大口径闪烁法和差分到达角起伏法开展了间距为3.95 km近水平路径的大气相干长度测量实验。测量结果表明:在同路径的上下行光传播方向上,闪烁法测量相干长度的相关系数为0.94,而到达角起伏法测量相干长度的相关系数为0.79。路径权重的理论分析揭示了闪烁法对路径中部的湍涡敏感,且路径权重函数关于路径中部呈对称分布;到达角起伏法对接收端附近的湍涡敏感,其路径权重函数从发射端到接收端呈单调递增趋势。因此,实际的长距离光传输实验中,在不能确定路径中湍流强度分布的情况下,采用闪烁法测量路径上的湍流效应更适宜。     

大气闪烁的时间频域特性研究

为了深入认识大气闪烁的时间频域特性,给在大气中工作的光学系统的工程设计和性能评估提供参考,理论推导了大气闪烁功率谱的通用解析表达式,数值研究了不同传输条件下大气闪烁的时间频域特性.孔径接收下,对于水平均匀路径,平面波闪烁功率谱高频区近似呈现-17/3幂率,球面波近似呈现-11/3幂率;对于整层下行路径,高频区均近似呈现-17/3幂率,低频区与高频区之间存在一缓变区,孔径越大,缓变区越宽.典型大气条件下低频区加上缓变区的频谱宽度约为150 Hz.     

湍流大气外尺度对波束地-空传播闪烁影响研究

根据在中度和强湍流大气条件下引入空间频率滤波函数的修正Rytov方法,从理论上给出了地-空斜程路径上从弱到强起伏下包含湍流内、外尺度效应的激光高斯波束闪烁指数模型.该模型在相应的条件下分别可转变为波束波水平视距路径传播的闪烁模型和平面、球面波的闪烁指数模型.应用该模型,分析了湍流内、外尺度对波束波地-空路径传播时闪烁指数的影响.结果表明,在中度起伏条件下,内尺度对闪烁的影响是相当显著的,而外尺度的影响较小;从中到强起伏区,随着湍流强度的增加或传播距离的增加,外尺度影响逐渐的增大;在强起伏区,外尺度的影响已达到与内尺度影响具有同样的程度.因此,对于光波束在较强湍流中传播或在大气中传播路径较长时,对光波束闪烁预测不但要考虑内尺度效应,而且也要考虑外尺度效应.     

Development and use of a GPS ionospheric scintillation monitor

Global Positioning System (GPS) satellite signals provide convenient radio beacons for ionospheric studies. Among other propagation phenomena, the ionosphere affects GPS signal propagation through amplitude scintillations that develop after radio waves propagate through ionospheric electron density irregularities. This paper outlines the design, testing, and operation of a specialized GPS receiver to monitor L-band amplitude scintillations: the Cornell scintillation monitor. The Cornell scintillation monitor consists of a commercial GPS receiver development kit with its software modified to log signal strength from up to 12 channels at a high data rate (50 samples/s). Other features of the receiver include the optional assignment of a channel to monitor the receiver noise level in the absence of signal tracking and the means to synchronize measurements between nearby independent receivers to perform drift measurements and correlation studies. The Cornell scintillation monitor provides characterization of the operational L-band scintillation environment and additionally permits study of the multipath environment of a static antenna, GPS scintillation monitors can provide information about the state of ionospheric irregularities for pure research purposes as well. Their strength lies in the fact that they are inexpensive and compact and therefore can he readily proliferated. Even a single scintillation monitor can supplement radar spatial coverage of irregularities in a limited way because it monitors several satellite lines of sight simultaneously     

测量大气折射率结构常数的大口径激光闪烁仪

基于光闪烁的孔径平均效应,研制了测量大气折射率结构常数的大口径激光闪烁仪(LALS)。该仪器在一定程度上实现了闪烁饱和现象的抑制。仪器采用对称式结构布局,同时采用调制解调方法提高信噪比,并以嵌入式控制单元完成对数据的采集、处理、显示和存储。与传统仪器设备的测量结果相比,在1000m的水平传输路径上两者的线性拟合系数为1.01,相关系数为0.92;进一步分析表明,大气湍流内尺度会对闪烁方差的测量产生影响,从而导致大气折射率结构常数的测量结果略显离散。     

Digital Broadcasting Television Channel Measurements and Characterization for SIMO Mobile Reception

This paper presents propagation measurement results in the UHF Digital Television (DTV) band using an ATSC DTV signal as a channel sounding signal to investigate the characteristics of a wideband single-input multiple-output (SIMO) under mobile reception conditions. A series of DTV dual channel signal measurements were conducted in the Ottawa region to characterize the transmission of ATSC 8-VSB signals under different propagation environments. A dual channel receiver was used to record SIMO signals: these were used to provide channel impulse response estimates. From the recorded time-varying impulse responses and their correlation functions, average power delay profiles, scattering functions were computed to analyse the joint spatial fluctuations of the received signals. The DTV channel characterization study is aimed at broadcast system designers involved in data transmission of terrestrial digital television signals over mobile channels with diversity reception     

基于孔径平滑效应的无线光通信接收孔径的设计

基于激光大气湍流传输理论,讨论了光强闪烁对无线光通信接收性能的影响。从孔径平滑效应出发．提出了一种结合信噪比、误码率、孔径平滑3方面来考虑接收孔径尺寸的设计方法。该设计方法克服了传统只考虑孔径平滑效应来设计接收孔径不准确的缺点,从而为设计接收孔径尺寸提供理论依据。用MATLAB对参考文献中的实验数据进行数值模拟,结果表明：在此实验数据下BER〈10^-6时,当SNR0为30dB时,最优接收孔径为4cm,当SMR0为35dB时,最优接收孔径为3cm。     

Maximum Likelihood Phase Demodulation for Spatially Turbulent Channels

The likelihood equation for the maximum likelihood estimate (MLE) of a temporal phase modulation (a sample function of a wide-sense stationary zero-mean Gaussian random process) received in a spatial aperture after transmission through a spatially turbulent channel and addition to a white Gaussian noise field is derived for unknown, Gaussian, and limiting cases of log-normal received signal fields. The received signal field estimation performed by the demodulator structure is explicitly exhibited and other clarifications made. The likelihood equation is linearized and solved and the resulting mean-square estimation error calculated. The Cramer-Rao lower bound is given. In an example it is shown that the linear estimate is efficient and has variance inversely proportional toM, the number of coherence areas required to disjunctly cover the receiver spatial aperture. A heterodyne receiver with an optimized aperture weighting is shown to use essentially only one coherence area; its asymptotic mean-square error is also calculated.     

城市微区角度色散移动信道特性的建模与仿真

城市微蜂窝数字移动通信网无线电信道的一个非常重要的传播特征就是多径传播环境结构所造成的电波入射角度色散。这种现象是移动台在随机游走过程中，由于周围随机分布的复杂建筑结构和随机变化的人为及自然环境使得经过等效反射路径到达接收机的电波入射角度随着移动速度而产生的其分布不断变化的任意扩散结果。因此角度色散信道是在多普勒效应的作用下伴随着频率色散而出现的，而对其信道特性进行研究的关键就是了解各种传播环境下的电波入射角分布结构。本文在研究角度色散信道传播特性理论模型的基础上，构造了一种用代表其信道物理量的特征参数表示任意传播信道电波入射角分布的一般结构模型，并根据这种入射角分布模型来研究和分析在不同城市环境中移动无线电多径色散信道的信号传播特性，最后通过计算机模拟仿真进一步分析了不同的电波入射角角度分布对信道传播特性的影响。     

孔径接收下各向异性海洋湍流UWOC系统误码分析

为了研究孔径接收对各向异性海洋湍流条件下水下无线光通信(UWOC)系统误比特率的影响, 系统采用高斯光束传输, 接收端通过孔径接收, 在脉冲位置调制方式下通过各向异性海洋湍流信道。引入各向异性海洋湍流结构常数, 通过对闪烁的形成原理和各向异性海洋湍流条件下闪烁系数的分析, 数值模拟得到了在不同接收孔径和各向异性因子下, 海洋湍流参量、传输距离、雪崩光电二极管(APD)平均增益和调制阶数对系统误比特率的影响。结果表明, 相同各向异性因子和海洋湍流参量下, 大孔径接收能有效提升系统误比特率性能; 相同孔径直径和海洋湍流参量下, 各向异性因子越大, 系统通信性能越好; 均方温度耗散率、温度和盐度对海洋功率谱变化贡献的比值较小, 湍流动能耗散率、动力粘度较大以及传输距离越短, 系统误码性能越好; APD增益为100或150时, 系统通信性能最佳; 调制阶数M=8时, 系统通信性能最佳, M>64时, 系统误比特率变化程度几乎饱和。该研究为UWOC系统平台搭建和性能估计提供了参考。