紫外光通信调制方式的对比研究

紫外光非视距通信是一种新型的无线光通讯形式,近年来受到各军事强国越来越广泛的关注。详细分析了启闭键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调制(DPPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的编码结构,然后从带宽需求、平均发射功率、传输容量和差错性能等方面对各种调制方式进行了仿真对比。结果表明,DPIM调制比PPM具有更高的传输容量和更少的带宽需求,并且解调对同步要求较低,实现更简易,并结合紫外LED阵列将作为今后实用化紫外光源的发展趋势,DPIM调制在未来紫外光通信系统的应用中将具有更大的优势。     

弱湍流信道中的调制技术

基于弱湍流的无线光通信系统信道模型,对开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、差分脉冲位置调(DPPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)和双头脉冲间隔凋制(DH-PIM)调制方式的符号结构、发射功率、传输带宽以及误包率进行了理论推导和对比分析.结果表明,PPM必须需要符号同步和时隙同步,而 DPIM、DPPM、DH-PIM 调制只要求时隙同步.OOK的平均发射功率最大,PPM的平均发射功率最小,DH-PIM比OOK小但是比DPIM 和DPPM大,DPIM发射功率特性略优小于DPPM.当M=6时与OOK调制平均发射功率比较,PPM调制节约功率约15 dB,DPPM和DPIM调制节约功率约12 dB,当a=2时DH-DPIM调制节约功率约10 dB.OOK带宽需求最小,PPM带宽需求最大,DPIM的带宽特件略大于DPPM,DH-PIM带宽需求大于OOK但小于DPPM.当M=6时与OOK带宽比较,PPM带宽需求约为OOK的11倍,DPPM和DPIM的带宽需求约为OOK的6倍,当a=2时DH-DPIM带宽需求为OOK的3倍.在相同平均背景光子和相同平均光脉冲接收光子的条件下 PPM、DPIM、DPPM、DH-PIM和OOK调制方式的误包率依次增大.     

无线光通信中的定长双幅度脉冲间隔调制

在无线光通信中,为解决脉冲位置调制(PPM)需要符号同步和数字脉冲间隔调制(DPIM)符号长度不同定造成调制器等待或缓冲器溢出的问题,提出了一种新的调制方式--定长双幅度脉冲间隔凋制(FDAPIM),分析了它的符号结构、发射功率、带宽需求以及在高斯白噪声的差错性能,并和开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)、定长数字脉冲间隔调制(FDPIM)等调制方式进行了比较.理论分析与仿真结果表明,FDAPIM的误包率劣于PPM和DPIM,接近于FDPIM,但明显优于OOK.虽然FDAPIM的带宽要求较高,但其带宽效率和功率效率都优于FDPIM,且不需要符号同步,相对于PPM系统,实现的复杂性大大简化;相对于DPIM,其符号长度固定,不会引起调制器等待或缓冲器溢出.因此FDAPIM应用于无线光通信系统具有一定优势.     

大气无线光通信调制方式性能分析

在对三种典型大气无线光通信调制方式--OOK、PPM和DPIM的调制结构进行分析的基础上,结合大气无线光信道特点,分析比较了这三种调制方式的带宽需求、传输容量、功率需求和差错性能.理论分析与仿真结果表明,OOK方式实现简单,不需要符号同步,带宽需求最小,但功率利用率太低;PPM方式大大提高了功率利用率,但带宽利用率最低,而且需要符号同步;DPIM相比于OOK具有更高的功率利用率,相比于PPM具有更高的带宽利用率,而且不需要符号同步,应用于无线光通信系统具有显著的优势.     

大气无线光通信系统中数字脉冲间隔调制研究

基于光强闪烁的大气无线光通信系统模型,研究了数字脉冲间隔调制(DPIM)方式的差错性能,分析了符号结构、发射功率、带宽需求等问题,并与 OOK(开关键控)和 PPM(脉冲位置调制)调制方式进行比较。理论和仿真研究结果表明,DPIM 调制方式较 PPM 方式有较高的功率效率和较少的带宽需求,特别是在系统实现上相对于 PPM 大大简化。因此 DPIM 应用于无线光通信系统具有一定优势。     

室内无线光通信调制方式的性能研究

为了研究适用于室内无线光通信的调制方式,分析了开关键控（OOK）、脉冲位置调制（PPM）、差分脉冲位置调制（DPPM）、数字脉冲间隔调制（DPIM）和双头脉冲间隔调制（DH-PIM）的调制结构,详细推导了各调制方式的平均发射功率、带宽需求、传输容量和误包率的公式,并进行了仿真分析。结果表明,PPM的平均发射功率最小,DPIM、DPPM和DH-PIM次之,OOK的平均发射功率最大;OOK的带宽需求最小,DH-PIM、DPPM和DPIM次之,PPM的带宽需求最大;DPPM的传输容量最大,DPIM和DH-PIM次之,OOK和PPM的传输容量最小;在相同调制阶数的条件下,PPM的误包率最小,DPIM、DPPM和DH-PIM次之,OOK的误包率最大。     

无线光通信中的脉冲宽度间隔调制方案

提出一种新的脉冲调制方案——脉冲宽度间隔调制(PWIM),给出了PWIM的符号结构,分析了其在平均发射功率、带宽需求和传输容量等方面的性能,并在加性高斯白噪声信道模型的基础上推导了PWIM的误包率。理论分析与仿真验证表明,PWIM不但在功率利用率和差错性能方面优于OOK和PWM,而且带宽效率和传输容量比PPM和DPIM的更高。     

无线激光通信系统中DPIM技术研究

为了改善通信的带宽效率、功率需求,以及信道中信号传输的抗干扰性能,对应用于无线激光通信系统中的DPIM(数字脉冲间隔调制)方式进行了研究。通过仿真分析,比较了OOK(开关键控)、PPM(脉冲位置调制)、DPPM(差分脉冲位置调制)以及DPIM方式的功率、带宽、单位传信率和差错性能。根据DPIM的理论分析,设计了一种以FPGA(现场可编程门阵列)为核心的DPIM系统。结果表明,该调制系统性能稳定,可以达到较高的调制速率。     

紫外光通信脉冲位置索引调制

在紫外光通信中,应当充分考虑带宽需求、差错性能的平衡问题。针对该问题,基于DPIM提出了一种脉冲位置索引调制(Pulse Position Index Modulation)方式,详细描述了调制结构,分析了带宽需求、传输容量和差错性能,并与其他几种调制方式进行了比较。理论分析和仿真结果表明:PPIM的差错性能比OOK、DAPIM、DAPPM、FDAPIM更优,仅劣于DPIM;但其带宽效率优于DPIM、DAPPM、FDAPIM,劣于DAPIM和OOK。PPIM能实现性能方面较好的平衡,在紫外光通信系统中具有一定的应用前景。     

无线光通信双幅度脉冲位置调制

无线光通信脉冲位置调制(PPM)的功率利用率虽然很高,但带宽需求也非常高,在无线光通信系统中,应当充分考虑带宽需求和功率利用率的平衡问题.针对该问题,提出了一种新的双幅度脉冲位置调制(DAPPM).在给出了其符号结构之后,分析了其带宽利用率.然后,推导了弱湍流信道模型下DAPPM的误时隙率和误包率,并与OOK、PPM、DPIM和DAPIM等调制方式进行了比较.结果表明,在相同的位分辨率条件下,DAPPM的误包率虽然高于PPM和DPIM,但明显优于OOK和DAPIM.同时,DAPPM去除了PPM中冗余的时隙,且平均长度比DPIM短,从而获得了比DPIM更高的带宽利用率.     

无线光通信中的定长数字脉冲间隔调制

针对脉冲位置调制(PPM)需要符号同步和数字脉冲间隔调制(DPIM)符号长度不固定所引起的问题,提出了一种新的定长数字脉冲间隔调制(FDPIM)。给出了相应的编码结构,并分析了平均功率效率和带宽需求。在弱湍流信道模型下推导了定长数字脉冲间隔调制的误包率,并与开关键控(OOK)、脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制等调制方式进行了比较分析。结果表明,定长数字脉冲间隔调制的误包率劣于脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制,但明显优于开关键控的误包率。虽然定长数字脉冲间隔调制的带宽要求较高,但不需要符号同步,相对于脉冲位置调制系统,实现的复杂性大大简化;相对于数字脉冲间隔调制,其符号长度固定,不会出现因符号时隙个数不固定所引起的调制器等待或缓冲器溢出问题。     

A new modulation scheme of visible light communication

In order to use white light emitting diode （LED） as a lighting source and communication part, a new modulation scheme called reverse dual header pulse interval modulation （RDH-PIM） is proposed for indoor visible light communications based on the analyses of the structures of on-off keying （00K）, pulse position modulation （PPM）, digital pulse interval modulation （DPIM） and dual header pulse interval modulation （DH-PIM）. After analyzing and comparing the symbol structure, bandwidth requirement and average transmission power of different modulation methods, the slot error rate is derived. Simulation results show that OOK has the minimum bandwidth, while RDH-PIM has the highest average transmission power and its bandwidth efficiency is obviously better than those of PPM and DPIM. Hence, RDH-PIM is superior in optical wireless communication systems.     

无线光通信调制方式性能分析

无线光通信的调制方式有多种，但缺少综合系统的分析。在详细地分析了脉冲位置调制（PPM）、数字脉冲间隔调制（DPIM）和双头脉冲间隔调制（DH—PIM）等调制方式符号结构的基础上，比较了各种凋制方式的平均发射功率和带宽效率，并在给定模型下分析了误时隙率。通过分析得出DPIM和DH—PIM更具有优势，更适合于未来无线光通信系统。     

水下无线光通信中的FDPIM性能研究

为了改善脉冲位置调制需要符号同步和数字脉冲间隔调制、双头脉冲间隔调制、多幅度脉冲间隔调制符号长度不固定所引起的接收发机结构复杂和调制器速率不固定等问题,提出将定长数字脉冲间隔调制应用于水下无线光通信系统。分析了带宽需求、传输容量,并与其它调制方式进行了比较;在给出水下无线光通信信道模型的基础上,推导了该信道中定长数字脉冲间隔调制方式的误包率表达式。结果表明,定长数字脉冲间隔调制适用于水下无线光通信系统。     

无线光通信调制方式研究

大气无线光通信的调制方式有多种,但缺少综合的分析。研究分析了OOK（开关键控）,PPM（脉冲位置调制）,DPIM（数字脉冲间隔调制）和DH—PIM（双头脉冲位置调制）等调制方式的符号结构,发射功率,带宽需求和误时隙率。通过分析可知DPIM和DH—PIM调制方式比较适合作为未来大气无线光通信的调制方式。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。