钻井液压力正交相移键控信号沿定向井筒的传输特性

根据旋转阀的控制逻辑规则,利用门函数构成可变幅度逻辑控制脉冲序列函数,通过数学分析,结合通信原理,构成了钻井液压力正交相移键控(QPSK)信号数学模型,研究了QPSK信号的频谱特性及沿定向井钻柱内压力波的传播特性。根据声学理论,分析了压力波通过定向井造斜段钻柱的声学特征;通过建立沿定向井钻柱分布的信号强度表达式,针对水基钻井液,研究了信号载频、钻柱尺寸、钻井液特性和井眼轨道类型对信号传输的影响。数值计算和分析表明,使用QPSK调制方式,带宽内信号能量比较高,适合于频带传输;QPSK压力信号在传输中受钻井液黏度和含气率的影响较大,当钻井液含气率大于0.5%时,井眼轨道类型对信号传输的影响不可忽略,总井深相同时,浅垂直深井产生的信号损失大于大垂直深井。

全数字正交相移键控解调器设计

作为数字卫星视频广播(DVB-S)接收芯片的核心组件,给出了一种全数字正交相移键控(QPSK)接收解调器的设计.该解调器由载波频率恢复、载波相位恢复、符号同步3个环路为主要部分构成,具有良好的抗噪声性能、较低的系统差损和适中的算法复杂度.介绍了3个环路的具体设计,并给出了优化的环路参数和仿真结果.最后给出了FPGA实现的结果.

成形正交相移键控及其最佳接收机的设计

采用一种分组差分编码的规则将QPSK表示成连续相位调制的形式,从而提出了一种适用于深空通信中使信号满足恒定包络要求的成形正交相移键控(SQPSK)调制方法。基于分析总结SQPSK的信源序列与同相、正交支路上基带波形对之间的映射关系,设计出了SQPSK的交叉相关网格编码正交调制等价形式的发射机和相对应的最佳接收机。仿真结果表明,SQPSK的带宽效率和误比特率性能均要优于成形偏移正交相移键控(SOQPSK)。

基于半导体光放大器垂直双泵浦对偏振复用正交相移键控信号波长变换的性能研究

针对偏振复用相位调制信号的全光波长变换特性问题,基于半导体光放大器中四波混频效应,建立了对偏振复用正交相移键控信号的全光波长变换理论模型.根据理论分析,建立了仿真系统,仿真结果表明:泵浦光与信号光之间的频率间隔、偏振复用信号中的一个信号与一号泵浦光的偏振夹角对系统转换效率和信号质量有影响;波长转换过程中交叉相位调制产生的相位噪音会对信号质量有影响,且当泵浦光功率较大、泵浦光功率远大于信号光功率时,交叉相位调制效应的影响较小,仿真结果与理论分析一致.本文研究方法和相关结论对其它偏振复用信号基于半导体光放大器四波混频效应的波长变换研究有一定的参考价值.

具有纠错能力的交错正交相移键控解调方法与实现

本文提出了OQPSK信号在解调中直接实现一位纠错的新方法及实现电路。本方法采用软判决检测技术, 在无需编码的情况下便可对数字信号实现一位纠错。本文还对此方法进行了误码率计算,计算表明该方案在无需增加信道编码的情况下仍比采用硬判决的OQPSK相干、非相干解调有更低的误码率。

MIMO系统中一种正交相移键控均衡技术

针对MIMO(多输入多输出)系统传输信道模糊、信道容量受限以及信号误码率较高的问题,提出先对信号进行QPSK(正交相移键控)调制,然后再将改进的CMA(恒模算法)与自适应波束形成技术结合用于MIMO系统中对信号进行均衡处理,使信号具有较强的抗干扰性,同时增强传输信息的可靠性和稳定性。实验结果表明,采用QPSK调制均衡技术可以解决信道容量与误码率相矛盾的问题,降低码间串扰和信道干扰,还可以校正相位误差,获得较快的收敛速度以及低误码率,使信号得到最佳恢复。

根升余弦脉冲成型正交相移键控信号关键参数估计

针对非合作通信中根升余弦脉冲成型正交相移键控(QPSK)信号关键参数估计难度较大的问题,利用估计出的功率谱及其直方图实现对载频、符号周期的快速粗估计,在此基础上根据包络谱特点利用Chirp-Z变换估计得到符号周期的精确估计值,引入奇异谱分析方法在信号去噪的基础上实现载频精确估计,以载频及符号周期精确估计值为基础,实现对根升余弦脉冲滚降系数的估计,并给出了基于子空间分解对信噪比和信号幅度进行估计的方法。仿真表明,该方法在较低信噪比条件下仍能达到较好的估计精度。

基于正交相移键控的最佳医学影像图像接收实现设计

研究了正交相移键控最佳医学影像图像接收处理的模型,对正交相移键控的最佳医学影像图像接收处理的仿真实现设计进行了较详细的讨论。然后运用软件进行实验仿真与分析,探讨正交相移键控最佳医学影像图像接收处理的系统的抗噪性能。仿真实验表明所设计的系统合理,其结果与理论分析一致。

一种新的光反转归零码-差分正交相移键控调制方案

提出一种新的光反转归零码-差分正交相移键控(IRZ-DQPSK)调制方案,该方案所产生的IRZ信号相位连续,易于与相位调制信号相结合,占空比和消光比均可调。并仿真分析了单信道40 Gb/s长距离传输时,自相位调制(SPM)对幅移键控-差分正交相移键控(ASK-DQPSK)与IRZ-DQPSK两种信号的影响。结果表明,40 Gb/s长距离传输时,IRZ-DQPSK具有更好的抗SPM性能。

相干光差分正交相移键控系统中改进的Gardner定时恢复方法实验研究

相干光通信系统中由于色散(CD)和采集信号时钟偏差导致了位同步的不准确,影响整个数字接收系统性能。提出了一种适用于相干光差分正交相移键控(DQPSK)信号的改进型Gardner定时恢复方法,该方法综合考虑正交相移键控(QPSK)信号自身特点以及由传输系统中色散而产生的码间干扰的特征,融合了信号时域和频域信息,来降低色散和噪声对时钟恢复的干扰。对40Gb/s偏振复用相移键控(PM-DQPSK)信号传输相干检测数字通信系统进行了实验验证,结果表明,该方法能有效抵抗色散影响,具有较好的抖动性能。

用π旋转型低密度奇偶校验码提升100Gb/s偏振复用差分正交相移键控光通信系统性能

将π旋转型低密度奇偶校验(LDPC)码应用于100Gb/s偏振复用差分正交相移键控(PDM-DQPSK)光通信系统中,进行了相应的数值仿真和性能分析比较,其中采用打孔技术得到了高码率的改进码型,并在纠错性能方面与原始码型进行了对比。在译码方面,推导了PDM-DQPSK系统的卡方统计模型,并与高斯统计模型进行了对比。结果表明,码率为0.5的π旋转型LDPC码在采用卡方统计信道概率模型时性能最佳,可使系统光信噪比(OSNR)在14.2dB时保证误码率(BER)在10-9以下;在2dB的OSNR代价情况下,系统可容忍102ps/nm的色度色散(CD)、18ps的一阶偏振模色散(PMD),以及4.88×10-2 rad的非线性引起的最大相位偏移,由此可知π旋转型LDPC码可以极大地提高高速光通信系统的传输可靠性。

正交相移键控量子噪声随机加密系统的安全性研究

以保密容量为评价指标,定量分析了正交相移键控(QPSK)量子噪声随机加密(QNRC)系统的物理层安全性。分别建立了密钥和数据窃听信道模型,推导了密钥保密容量及数据保密容量的表达式,并得到了系统的最大可达安全速率。评估了关键系统参数(进制数、内部光放大器增益、介观相干态功率)对QPSK-QNRC系统密钥及数据安全性的影响,并在同一框架下与相移键控(PSK)-QNRC系统进行了比较。结果表明,关键系统参数对两个系统安全性的影响规律一致,相比PSK-QNRC系统,QPSK-QNRC系统的密钥安全性和最大可达安全速率较高,数据安全性略低,且介观功率水平较强。同时发现,PSK-QNRC系统的最大可达安全速率主要受限于密钥的安全性,而QPSK-QNRC系统的最大可达安全速率主要受限于数据的安全性。

基于开关键控调制的光载太赫兹正交相移键控信号产生

提出了一种基于开关键控(OOK)调制的光载太赫兹正交相移键控(QPSK)信号产生方案。基于双平行马赫-曾德尔调制器产生了一对光学八倍频边带信号,利用两个强度调制器分别将两路独立的OOK基带信号调制到八倍频边带的两个偏振态上,对两路偏振信号进行相位和幅度调整后再进行叠加,叠加后的光信号经过功率放大和光纤传输后在终端实现了光电转换,从而生成了太赫兹QPSK信号。在VPI仿真环境下,分别验证了80,240,400 GHz信号的传输性能。结果表明,生成的一个波特率为20 GBuad、频率为400 GHz的QPSK信号通过40 km的零色散位移光纤传输后,其误码率低于前向纠错码的阈值(3.8×10^(-3))。该方案具有无需预编码技术和数模转换器的特点,降低了信号处理的复杂度和系统成本。

复合海水信道偏移四相相移键控调制系统性能研究

水下无线光通信受到海水信道中吸收、散射和湍流的影响而降低了系统性能。目前的研究多独立地考虑衰减信道和湍流信道对信号特性影响,或者从理论公式上分析系统性能。本文采用更加符合真实信道特性的指数-广义伽马分布湍流信道模型,研究海水湍流信道下无线光通信偏移四相相移键控调制系统的误码率理论,建立了海洋湍流和衰减信道协同作用下的复合信道模型,通过模拟信号波形,统计误码率,对系统性能进行分析。结果表明,σ_(I)^(2)=2的强湍流下,具有载波特性的模拟信号优于开关键控调制的数字信号,且与二进制移相键控相比,偏移四相相移键控可获得约3 dB信噪比增益。σ_(I)^(2)=0.2的弱湍流下,水质衰减系数为c=0.151 m^(-1)的偏移四相相移键控系统在接收信号信噪比为20 dB时,可实现误码率在10^(-3)以下的50 m可靠通信。相同湍流条件下,误码率随链路距离增加成线性劣化。同时,海水水质对系统BER影响很大,湍流强度为σ_(I)^(2)=0.2,湍流相干时间τ_(0)=10 ms的纯海水信道中,接收信号信噪比为10 dB左右时,可实现误码率在10^(-3)以下的40 m可靠通信,而在沿海海水无法正常通信。

低成本直接射频正交调制无线发射机的新设计

提出了现场可编程门阵列(FPGA)直接射频正交调制无线通信发射机的一种新设计。新设计克服了传统正交调制方案结构复杂的缺点,去掉了传统正交调制方案中的基带数字处理芯片和射频部分之间的数模转换器件和混频器,使基带数字处理芯片和射频正交调制器直接连接,最大化地实现了传统无线通信发射机的软件化和数字化。采用新技术制作的无线发射系统的实测表明,新发射机误码率达到了传统的正交调制方案的误码水平。新设计不需要传统方案必须的数模转换器件和混频器,使系统简化,成本降低。

基于单PD直接检测Twin-SSB-QPSK信号的光纤通信系统

针对孪生单边带正交相移键控(Twin-SSB-QPSK)信号在光传输过程中的高成本问题,提出了一种在接收端采用单光电探测器(PD)直接检测Twin-SSB-QPSK信号的光纤通信系统。在接收端不需要采用光带通滤波器(OBPF)对Twin-SSB-QPSK信号的两路光单边带信号进行分离,而是利用直接检测的拍频效应,通过单PD直接检测孪生的两路光单边带QPSK信号产生相干叠加的单路16阶正交幅度调制(16QAM)信号。仿真演示了两路56 Gbit/s的QPSK信号叠加为一路112 Gbit/s的16QAM信号,并与传统的单路16QAM信号传输方案进行了仿真对比。仿真结果表明,该方案在降低系统器件要求和部署成本的同时并没有带来额外的功率代价。

遥测调制体制研究

为了发展高速有效的航空航天遥测通信体制,针对航空航天遥测通信高速、高带宽、高效率及低干扰等要求,提出了C-WQPSK调制方法。该方法是在不考虑基带脉冲信号的正交相移键控的基础上对调制波形进行重新设计,将原来的调制波形扩展为相位跳变角及跳变持续时间均可改变。给出了C-WQPSK调制原理的理论分析和性能研究,并与正交相移键控、Feher-Patented QPSK进行了性能比较,通过MATLAB仿真实验,表明了该调制方法的正确性和有效性。

BPSK-QPSK和QPSK-16QAM的光调制格式转换

信号在调制方式不同的系统之间传输时,需要对信号调制格式进行转换,而调制格式转换通常在电信号上进行,要将光信号恢复成电信号。在电信号上进行调制格式转换后,再经电光调制器变换成光信号发射。频繁的光电或电光转换通常会增加系统成本,针对该问题,提出了利用相干叠加在光域上实现二进制相移键控(BPSK)到正交相移键控(QPSK)以及QPSK到正交幅度调制(16QAM)的调制格式转换的方法。实验通过Optisystem软件对转换模型进行仿真,采用10 Gpbs伪随机信号作为测试信源,通过星座图观测出信号成功转换为QPSK和16QAM;并在不同光信噪比、光源线宽和信号功率下对转换模型与直接QPSK、16QAM传输模型进行误码分析对比,在相同条件下转换模型和直接传输的误码率高度保持一致,表明这种调制格式转换方法具有较高的稳定性和准确性,能够适用于不同系统间的信号传输。

基于MZM的RZ/CSRZ-DQPSK信号产生的新方法

差分相移键控(DPSK)和差分正交相移键控(DQPSK)对光纤非线性具有很高的容忍度,且灵敏度高,在高速、高频谱效率系统中具有优越性。提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM)的差分正交相移键控归零码(RZ-DQPSK)和差分正交相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DQPSK)信号产生的新方法。利用一个双驱动MZM实现DQPSK调制,另一个MZM实现波形切割,生成RZ/CSRZ-DQPSK信号。给出了详细的理论推导过程。该方法简化了高速RZ/CSRZ-DQPSK光信号的产生过程,减少了调制器个数。仿真结果表明,CSRZ-DQPSK信号载波频率分量被抑制,具有比RZ-DQPSK信号更紧凑的频谱结构,采用平衡相干检测接收方法接收到的信号有清晰的眼图。

“通信原理”中QPSK与OQPSK的仿真与分析

"通信原理"中正交相移键控(QPSK)和偏置正交相移键控(OQPSK)是数字调制的重点和难点,文章通过Systemview软件平台仿真调制系统,实时观察各模块输出波形,区分两者工作原理的不同。同时观察QPSK和OQPSK的功率谱密度和星座图,帮助学生更直观理解OQPSK调制技术在频谱扩散和相位跳变等问题上的改进。