基于LED的紫外光通信系统研究

针对现有基于低压汞蒸气灯日盲紫外光通信系统通信速率低、驱动电压高、光源响应速度慢、电光转换效率低和功耗过高等问题,提出并设计了一套基于LED的日盲紫外光通信系统。该系统以深紫外LED作为光源,用光电倍增管探测微弱光信号,采用脉冲位置调制(PPM)技术和最大似然解调技术,并用现场可编程门阵列完成了调制解调部分的设计与仿真。实验表明,采用深紫外LED和PPM技术,可以大幅度提高系统的通信速率、电光转换效率,同时显著降低驱动电压和系统功耗。     

基于FPGA平台紫外通信系统的调制技术研究

基于紫外通信系统平台对应用于移动通信和光移动通信的调制方式开关键控(OOK)、脉冲位置键控(PPM),以及新兴的差分脉冲位置键控(DPPM),数字脉冲间隔调制(DPIM)进行了性能仿真,以OOK为基准,比较了四种调制方式的平均发射功率和需求带宽参数;同时对OOK、PPM和DPPM的调制解调方式进行改进和实现,无需进行字...     

FSO MIMO垂直空时分层码研究及硬件仿真

在自由空间光通信(FSO)中,多输入多输出(MIMO)可以大大提高频谱利用率.在对FSO MIMO进行分析研究的基础上,提出了垂直分层空时(V-BLAST)结构,建立了该结构的系统模型.分别取不同的MIMO组数,仿真比较了PPM和OOK两种调制方式的系统误码卒.运用VHDL语言设计了垂直分层空时结构的编译码,并进行了硬件功能和时序仿真.研究结果表明:在信噪比一定的情况下,PPM调制方式下系统的误码率要低于OOK调制方式下系统的误码率:运用VHDL语言设计的V-BLAST编译码,从硬件功能和时序上验证了FSO MIMO系统的可行性.     

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。     

基于LED的紫外无线光通信系统研究

为了提高紫外无线通信中数据传输速率并降低数据误码率,用紫外LED代替传统的气体放电灯光源,采用FPGA设计实现了脉冲位置调制技术,帧同步技术和循环冗余校验信道编码。实验采用波长范围为380～385nm的紫外LED作为光源,以光电倍增管作为光电探测器件,完成了室内准视距通信。实验结果表明:采用LED作为光源,能够实现通信距离为5m以内的115.2kbps的数据传输;与未编码情况相比,采用信道编码的系统能够实现检错功能和单比特的数据位纠错,降低数据误码率。     

紫外光通信中调制技术研究

紫外光通信是无线光通信的一种,它是利用紫外光在大气中的散射来进行信息传输的一种新型通信模式。然而,紫外光通信的调制解调技术是整个系统的关键难点。在详细阐述紫外光单散射信道模型的基础上,分析了开关键控(OOK)和脉冲位置调制(PPM)的调制结构,并在紫外光单散射信道模型中对上述两种调制技术进行了比较。结果表明:PPM调制技术在误码率性能及信息传输速率上都要优于OOK调制技术,并且随着PPM调制阶数的增加,这种优势会更加的明显。     

超宽带跳时扩频调制技术研究

简要介绍了超宽带无线通信中PPM、PAM、OOK及BPSK二进制跳时扩频调制技术的实现原理,给出了高斯信道环境下多用户系统的误码率性能,并对其发送信号的功率谱及在高斯信道下的误码率性能进行了仿真,最后指出,TH-BPSK易实现且具有较好的性能。     

弱湍流信道基于RS码的无线光通信系统调制性能分析

分析了在弱湍流信道条件下基于开关键控(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)方式的自由空间光通信(FSO)系统性能。首先推导了无线光通信未编码系统在各调制方式下的平均误码率公式,以此作为参考,在独立同分布的条件下,推导出了基于RS编码的系统平均误码率公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均误码率性能。仿真结果表明,PPM调制可获得最好的误码率性能,采用RS编码可以有效地增加信噪比增益,能够提高系统的抗干扰能力,在无线光通信系统中将有一定的应用前景。     

基于RGB LED调制技术仿真研究

根据三基色(RGB)LED合成白光的特点,提出一种改进的脉冲位置调制(CPPM)方式。首先从理论上对CPPM调制带宽进行分析,然后应用Optisystem软件分别对CPPM、OOK及脉冲位置调制(PPM)在平均功率相同的情况下的调制系统,在不同传输距离、速率及背景光条件下的误比特率和眼图进行了仿真,结果表明,CPPM调制比其它调制更有优势。     

可见光通信调制方式及其性能研究

为了实现白光LED室内照明以及通信的双重功能,根据可见光通信的特点,在分析开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、数字脉冲间隔调制(DPIM)以及双头脉冲间隔调制(DH-PIM)结构的基础上,提出一种新型反向双头脉冲间隔调制(RDH-PIM)方式。分析比较了各种调制方式的编码结构、带宽需求以及平均发射功率,推导了系统误时隙率表达式。仿真结果表明,OOK具有最小的带宽需求,RDH-PIM可以获得最大的平均发射功率,且带宽利用率明显优于PPM和DPIM。作为一种折中的调制方式,RDH-PIM在无线光通信中有一定的应用价值。     

大气湍流中直升机助降紫外光引导调制研究

为了研究大气湍流中不同调制方式对无线紫外光通信系统的性能影响,基于紫外光非直视通信模型,理论推导了弱湍流条件下开关键控、脉冲位置调制的误比特率。采用紫外光引导直升机助降模型,在不同调制方式下仿真分析了发射功率、通信距离、发散角、接收视场角、收发仰角对误比特率的影响。结果表明,不同调制方式的误比特率随着发射功率、发散角、接收视场角的增大而不断减小,随着通信距离、收发仰角的增大而增大; 在相同条件下,脉冲位置调制比开关键控的误比特率更低,而且随着调制阶数的增加,误比特率会越来越小。这一结果对提高紫外光通信系统在大气湍流中的抗干扰能力具有一定的应用价值。     

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.     

LDPC在gamma-gamma信道下的性能分析

为了提高无线光通信系统的性能,将低密度奇偶校验码作为信道编码,在已知信道状态信息的条件下,对低密度奇偶校验码(LDPC)+二进制脉冲位置调制(BPPM)系统与LDPC+开关键控(OOK)系统分别在加性高斯白噪声(AWGN)、弱湍流、中等湍流和强湍流信道中的性能进行了比较;仿真了OOK和BPPM在各个强度湍流信道下的编码增益;并对LDPC结合不同进制数的脉冲位置调制(PPM)进行了分析。结果表明,LDPC+BPPM的性能优于LDPC+OOK,且随着湍流强度的增大,前者的优势则更加明显;OOK和BPPM在AWGN、弱湍流和中等湍流信道中,编码增益都随着湍流强度的增大而增大,不同的是,OOK在中等湍流中比强湍流中的大,而BPPM则在中等湍流中的比强湍流中的小;LDPC+PPM时,从4PPM到256PPM,PPM的进制数每翻1倍,系统都有约1dB的损失。因此,在湍流信道条件下,LDPC+PPM具有较大的编码增益,且实现的复杂度较低,在无线光通信中将有一定的应用前景。     

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。     

紫外分离双脉冲位置调制误码性能分析

基于紫外非视距(NLOS)单次散射信道传输模型,分析了用于无线紫外光通信的分离双脉冲位置调制(SDPPM)方案的误码性能.介绍了SDPPM调制方案的符号结构,将该调制方案与开关键控调制(OOK)、脉冲位置调制(PPM)和双脉冲位置调制(D-PPM)在带宽需求、功率需求方面进行比较.利用光子计数方法,研究了无背景辐射噪声条件下SDPPM的误符率(SER).对PPM、D-PPM和SDPPM紫外通信系统的误码性能进行仿真,分析路径损耗对其影响.结果表明,SDPPM在信源比特分组长度n为5和6 bit时获得了带宽需求与功率需求的较好平衡.当SER达到10-4时,有效通信距离比D-PPM长20 m左右.同时,SDPPM调制方案降低了紫外光散射通信中因多径色散造成的码间串扰(ISI).     

Performance of optical wireless OOK and PPM systems under theconstraints of ambient noise and multipath dispersion

An investigation into the sensitivity performance of both a PPM and an OOK optical wireless communication system has been carried out in the presence of both ambient noise and multipath dispersion. It is shown that the sensitivity of a PPM scheme is more affected by multipath dispersion than a similar OOK format. Under the constraint of ambient noise, the findings were opposite. Both systems operate at 10 Mb/s and a wavelength of 850 nm. In a line-of-sight configuration, PPM offers an 8.77 dB sensitivity improvement over a comparable OOK system. In a semi-diffuse system impaired by multipath dispersion, the sensitivity improvement is reduced to 7.13 dB. When corrupted by ambient noise, the improvement was found to be 8.8 dB, which is slightly more     

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。     

分离双脉冲位置调制及其性能研究

提出了一种可应用于无线传感器网络的紫外光通信的调制方式--分离双脉冲位置调制(SDPPM,separated double pulse position modulation).在详细阐述其调制结构的基础上,分析了不同比特分组长度下SDPPM的带宽需求,推导了SDPPM的误码率表达式,讨论了SDPPM的功率需求,并与无线光通信中常用的等时隙数的调制方式开关键控(OOK,on-off keying)、脉冲位置调制(PPM,pulse position modulation)和多脉冲位置调制(MPPM,multi-PPM)进行了对比.结果表明,SDPPM的功率需求和带宽需求取得了较好的平衡,SDPPM的符号结构还决定了它在紫外光散射通信中具有更好的抗多径色散性能.