Turbo码编码FDPIM在弱湍流下的差错性能分析

DPIM调制方式的符号长度变化不固定,分析Turbo码编码DPIM调制下的差错性能存在的困难,针对该问题给出了一种新的调制方式--定长脉冲间隔调制.在给出其调制结构的基础上,在弱湍流信道模型下首先推导分析了未编码FDPIM的误包率,并与DPIM 调制方式的性能进行了比较,然后分别采用三种模型分析了Turbo编码FDPIM调制的误比特率特性.仿真分析结果表明,未编码下的FDPIM的误包率虽然劣于DPIM,但其实现的复杂性简化,相对于DPIM,其符号长度固定,易与Turbo码译码结构相结合实现软判决;在该调制方式下引入Turbo码可使平均发射功率降低约10 dBm,能够有效的改善系统差错性能.     

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。     

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。     

弱湍流下Turbo码编码数字脉冲间隔调制差错性能分析

数字脉冲间隔调制(DPIM)的符号长度变化不固定,因而分析该调制方式在Turbo码编码下的差错性能存在困难.在建立分析模型和推导差错率的基础上,在弱湍流信道条件下仿真分析了Turbo码编码前后的系统差错性能,同时与高斯信道条件下的系统差错性能进行了比较.仿真分析结果表明,弱湍流信道条件下的系统差错性能不如高斯信道条件下的系统差错性能,但在两种信道条件下,引入Turbo码编码技术均可获得3~6 dB的编码增益,能够有效改善系统的差错性能,具有良好的军事应用价值.     

无线光DH-PIM与DPIM调制方式的性能研究

为了解决目前无线光通信采用的调制方式误包率大、传信率低等问题,研究了双头脉冲间隔调制(DH-PIM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)的性能。分析了DPIM和DH-PIM两种调制方式的符号结构,比较了二者的传信率以及给定模型下的误包率。仿真与分析结果表明,DH-PIM的传信率较高,适合于实时性要求较高的传输系统,而DPIM的平均发射功率低,误包率较小,适合于要求低功率或高可靠性的系统。     

一种新型的无线光通信调制方法

针对脉冲位置调制(PPM)和数字脉冲间隔调制(DPIM)等方法存在的问题,提出了一种新的双宽脉冲位置调制(DD-PPM)方式.在给出其符号结构的基础上,分析了带宽需求、传输容量和平均功率,推导出弱湍流信道下的误包率模型,并将其与开关键控调制(OOK),PPM和DPIM等典型调制方式进行了比较.理论分析和仿真结果表明,DD-PPM不仅比OOK具有更高的功率利用率和更好的差错性能,比PPM具有更高的带宽效率和传输容量,比DPIM具有相近甚至略好的差错性能,而且因符号长度固定,解调时不存在等待或缓存器溢出等问题,较DPIM更易工程实现.因而作为一种折中的调制方式,DD-PPM在无线光通信中有一定的应用场合.     

一种新的数字脉冲间隔调制解调方法

针对数字脉冲间隔调制(DPIM)包序列发生差错时会出现符号增减从而导致差错性能下降的问题,提出了一种新的解调方法。给出了解调方法的解调过程,推导了其差错解概率,并与门限解调法进行了比较分析。数值仿真表明,当误包率为10-6以及包信息为24bit时,相较于门限法,可节省约1.5dBm的平均接收功率,且调制阶数对其影响不大;但当包信息量增大时,性能改善的程度将减弱。在不增加冗余信息的情况下,提出的DPIM解调方法能够有效地改善系统的差错性能,可为无线光通信链路的设计提供参考。     

Digital pulse interval modulation for optical communications

This article presents a study of digital pulse interval modulation (DPIM) for optical wireless communications using intensity modulation with direct detection. The DPIM code properties are discussed, and expressions for the transmission capacity, power spectrum, and error probability are presented. We show that for a given number of bits per symbol, DPIM has a higher transmission capacity, a similar spectral profile, and only a marginally inferior error probability performance compared with pulse position modulation, and is rather less complex to implement. Finally, problems associated with the nonuniform symbol length characteristics of DPIM together with possible solutions are discussed     

光通信中基于脉冲调制的联合编码调制研究

为了研究无线光通信中数字脉冲调制与信道编码的联合编码调制问题,在给出调制时域结构的基础上,采用理论推导和数值仿真相结合的方法,分析了基于二进制线性分组码的开关键控、数字脉冲位置调制和数字脉冲间隔调制系统的差错性能,得出了信道编码纠错能力与调制阶数的结合关系。结果表明,采用开关键控调制的系统,其汉明距离与欧式距离等价,故不存在调制与信道编码参量匹配问题;脉冲位置调制系统在纠错个数大于调制阶数时,可取得较明显的编码调制增益,当纠错个数能被调制阶数整除时,编码和调制达到匹配;由于数字脉冲间隔调制的符号时隙不固定,存在错误传播现象,不宜与差错编码联合使用。所得结果可为无线光通信链路的设计提供参考。     

Implementation of pulse interval modulation based on dualmapping technique for optical wireless communications

Aiming at implementing the digital pulse interval modulation（DPIM） for optical wireless communications（OWC）,a dual-mapping technique is presented.The scheme of DPIM train based upon the dual-mapping technique is given.Its slot error rate is derived for the avalanche photonic diode（APD） receiver model,and is compared with that of classical DPIM.Simulation results show that the dual-mapping DPIM（D-DPIM）,which has a fixed slot length,only has marginally inferior error performance,but can solve waiting slots or buffer overflowing in comparison with DPIM.Hence,it is suitable for the optical wireless communication systems.     

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。     

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。     

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。     

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.     

弱湍流信道MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在弱湍流信道模型下基于开关键控(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)方式的多输入多输出自由空间光(MIMO-FSO)通信系统模型。首先推导了各调制方式下单输入单输出(SISO)系统的误时隙率(SER)计算公式,以此作为参考,在独立同分布的条件下,推导出MIMO-FSO系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在弱湍流信道模型下,PPM可获得最好的SER性能,采用MIMO方法能有效提高FSO系统的平均SER性能。     

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.     

无线光开关键控调制在Turbo码下的差错特性分析

目前无线光通信工程主要采用开关键控调制,该调制简单、易实现,但误码率高,需要引入纠错编码技术.在分析Turbo码译码结构和开关键控迭代译码算法的基础上,分析仿真了迭代次数、帧长以及约束长度对开关键控调制误码率的影响.结果表明,引入Turbo码编译码技术能够有效改善无线光开关键控调制系统的误码性能.     

新型紫外光通信系统调制解调器的FPGA实现

通过对功率利用率,误码率,带宽效率以及实现电路的复杂程度进行比较,选用定长数字脉冲间隔调制作为紫外光通信的调制解调方法,基于XILINX可编程逻辑器件XC4VSX35 FPGA设计实现了一个紫外光通信的调制解调系统,详细介绍了此调制解调系统的实现过程.Model Sim的仿真结果证明了该设计的正确性.     

Analysis of error performance for Turbo coded pulse position width modulation

To lower the bit error rate （BER） of the pulse position width modulation （PPM＋PWM）, which is the improved scheme of the pulse position modulation （PPM）, correcting coding technique is necessary. After setting up the analytic model, the Turbo decoder and iterative algorithm for PPM＋PWM are studied, and the system error performance ofuncoded and Turbo coded PPM＋PWM under the Gaussian channel is simulated and analyzed, as well as the effects of the number of iterations and frame size on the bit error rate. The results show that the introduction of Turbo code can get the encoding gain of 4.0-6.9dB, which improves the error performance of system effectively and has advantage in military communications.     

Coded overlapped code division multiplexing system with Turbo product structure

Coded overlapped code division multiplexing system with Turbo product structure (TPC-OVCDM) is introduced, and trellis coded modulation (TCM) code is employed as error correcting code for uncoded overlapped code division multiplexing (OVCDM) system. In such a scheme, row code and column code are TCM and OVCDM spreading code, respectively. Data bits are only encoded directly by TCM and transformed into a matrix. Each column of this matrix is then permuted by symbol interleaver before being encoded by OVCDM spreading code. During iterative decoding process in the receiver, two constituent decoders use symbol by symbol BCJR algorithm in the log domain. The order of decoding two sub-codes is determined by the encoding order. The proportion of TCM coding and OVCDM coding affects system performance. For fixed coding structure and symbol interleaver, the performance of TPC-OVCDM systems of different proportions of additive white Gaussian noise (AWGN) channel have been simulated. The results show that TPC-OVCDM system of reasonable proportion can achieve significant coding gain, compared with uncoded OVCDM system under the condition of same spectral efficiency at bit error rate (BER) level of 10-5 .