基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计

大气湍流是自由空间光通信系统的主要限制因素,会造成光束的强度闪烁和相位起伏。为了应对大气湍流及背景光对无线激光通信的影响,设计并实现了一套无线激光通信系统。该系统采用数字喷泉码Raptor10码来提高通信系统的可靠性及抗干扰能力。此外还使用了巴克码作为帧头以及脉冲位置调制(PPM)方式,并以现场可编程门阵列(FPGA)为核心完成了数据的编码、调制、帧同步、解调及译码。其发射光源为波长532 nm激光,探测器采用Silicon Sensor公司的单点APD。最后在2 km的自由空间对整个无线激光通信系统进行测试,测试结果稳定可靠。

基于MIMO的水下LED光通信系统的设计

针对水下短距离高速通信技术的需求,提出并设计了一种基于MIMO的高速水下蓝光LED通信系统。详细说明了该系统的软件及硬件电路的设计,并对整个通信系统进行了误码率测试和视频传输测试。

基于MP3格式的语音隐写算法

为了解决基于Huffman编码的MP3隐写算法隐藏容量较小的问题,提出了一种基于MP3格式的语音隐写算法。该算法在MP3隐写算法的基础上增加了10对Huffman码字,将信息隐藏在MP3编码中的大值区内。引入大容量MP3比特流音频隐写算法,该算法可以与MP3隐写算法在互不影响的前提下完美结合。实验结果表明,该算法增加了隐藏容量,而算法的透明性和码字的统计特性并无太大的差异。

交织的空时分组码级联不对称网格编码调制方法

根据交织的空时分组码级联TCM编码设计标准,提出了一种空时分组码级联不对称网格编码调制(A-TCM)的优化设计方案,并得到了在空时分组码级联不对称8PSK调制的TCM情况下最优的星座图旋转角度。仿真和分析结果表明,在相同的频谱效益和译码复杂度的情况下,相比传统空时分组码级联TCM的方法,新方法可进一步提高系统性能。

基于加权引导滤波的水下图像增强算法

针对水下图像存在对比度低、噪声较多的问题,提出一种基于加权引导滤波的水下图像增强算法。该算法通过CLAHE方法增强图像对比度,并用Canny算子代替方差边缘检测法,实现对加权引导滤波器边缘权重的准确估计。通过加权引导滤波器对增强图像降噪,并对降噪图像的亮度和饱和度进行分块对比度增强。实验结果表明,该算法能够有效抑制图像噪声,提高增强图像的结构相似度,且增强后图像的对比度高,可视性好。

基于Frobenius范数的正交空时多格形编码设计

基于Frobenius范数理论,提出了正交空时多格形编码(OST-MTCM)方法。新方法通过在编码网格图中的每个网格传输分支上引入正交码字矩阵,并采用Ungerboeck的星座图扩展和集分割思想,从而在获得满分集增益的同时,也获得优秀的编码增益。仿真结果表明,相对于原有的空时多格形编码方法,在相同的码速率和编码状态数的情况下,新方法可以获得大约1.5 dB左右的性能改善;并且,网格分支上传输码字矩阵正交性的确定极大简化了好码的搜寻过程,无需针对不同的信道衰落条件设计不同的编码方案。

满速率串行级联空时分组MTCM编码方法研究

该文研究了级联空时编码系统在编码增益,分集增益和传输能量效率的限定下最大化传输速率的问题,提出了一种在保留TCM编码方法校验位冗余的同时,还可获得满速率串行级联空时分组TCM编码方法。新方法通过引入具有不同功率分集因子的正交发射码字矩阵,并给出新的译码算法,从而使得新的编码方法在获得满速率的同时还可以获得满分集增益。分析和MATLAB仿真结果表明,在相同的编码状态数下,新方法在编码增益上比现有的满速率超正交空时分组编码方法提高1dB左右。

基于短码长的喷泉码度分布设计

度分布对喷泉码的构造具有至关重要的作用,它直接决定喷泉码的编译码性能。对采用鲁棒弧波度分布、截短度分布、固定度分布这三类常用度分布的喷泉码,进行性能分析和仿真,结果表明:译出同等数量码字时,喷泉码的译码开销随着码长的增加而降低;当输入码长K较大时,采用鲁棒弧波度分布的喷泉码的译码开销最小,而码长K较小时,采用截短度分布的喷泉码所需的译码开销最小。考虑到实际应用中有效性和可靠性,构造了一种用于短码长的优化度分布。仿真结果表明,在相同译码开销情况下,优化度分布的译码成功概率相比于传统的截短度分布提高了一个数量级以上。

一种基于深度学习的水下扭曲图像复原方法

针对水面随机波动对水下目标造成的扭曲畸变问题,提出一种基于深度学习的水下扭曲图像复原算法,通过神经网络学习对应图像间的空间变换关系并进行复原。浮动图像和固定图像经过卷积神经网络后输出局部形变参数,然后经过空间变换网络进行B样条插值得到复原图像。实验结果表明,算法对自然场景下的水下扭曲图像和生成扭曲图像均有明显的校正效果。和传统的迭代复原算法相比,可实现端到端直接输出,运行时间大幅度减少。

基于电子罗盘的水下云台控制系统

海水对蓝绿光的衰减要比对其它波长的电磁波和光波的衰减小得多,因此这也成为水下光通信的物理基础。为了更好地开展水下光通信的试验,文章设计了一种可用于调整水下激光发射机姿态的控制系统。通过电子罗盘获得当前时刻系统的俯仰及横滚角度,然后通过控制系统及随动系统调整云台转到合适的位置,使得发射机处于一个较理想的姿态。该系统具有良好的人机交互界面,便于操作者对水下发射系统进行操作。

FSO通信系统中基于交织技术的Spinal码突发纠错策略

Spinal码的无速率特性使其在自由空间光通信系统中具有良好的应用前景。针对Spinal码在湍流信道下遇到突发差错导致系统性能下降的问题,提出将交织技术引入Spinal码的编译码过程,并在基于GPU的仿真平台上对Spinal码的性能进行仿真。仿真结果表明:在湍流信道和加性高斯白噪声(AWGN)信道下,经过交织的Spinal码译码成功时所用的通道数低于未交织的Spinal码,其平均码率也比未交织时高约0.4~3.8bit/symbol。此外,经过交织的Spinal码在大气湍流信道下的性能波动比未交织的Spinal码小一半以上。

白光LED语音通信系统的设计与实现

可见光通信VLC(Visible Light Communication)是一种高效且绿色环保的可靠通信技术,结合了无线通信和LED照明技术,具有良好的保密通信性能。为了更好地实现白光LED通信,设计出基于FPGA平台的白光LED语音通信系统。该系统包含了LED外围驱动电路、光学系统、光接收机以及数字信号处理系统等。选用RS码与脉冲位置调制PPM相结合的方式,实验表明:该系统具有很好的实时语音传输效果,无噪音,效果好。单个LED通信距离达到2.5m,该方案具有很好的实用性和研究价值。

级联正交空时M-TCM编码方法研究

空时编码是一种用于多发射天线的编码技术。本文研究级联空时编码系统在编码增益、分集增益和传输能量效率的限定下最大化传输速率的问题,提出一种新的级联正交空时多网格编码调制(M-TCM)方法,并给出不同信道衰落条件下的码字设计方法。分析和仿真结果表明,在准静态Rayleigh衰落信道下,以及具有相同的编码状态数和译码复杂度的情况下,相对于现有的级联空时编码方法,本文编码方法在编码增益上仅相差0.4dB,但却可以提高50%左右的传输速率,并且无需对系统的状态数进行限定,即在保证满分集增益的同时又允许网格图中存在并行路径;而与超正交空时编码方法相比,本文方法可以获得大约2.6dB左右的编码增益,且随着编码状态数的增加,性能的改善就越明显。

光纤通信课程教学改革探讨

介绍光纤通信课程的特点,分析该课程教学存在的问题,探讨该课程教学改革的思路。

基于PPM同步序列的大气激光通信系统

基于脉冲位置调制(PPM)的大气激光通信系统的关键问题之一在于帧同步。针对传统帧同步技术中对采样信号采取门限判决而导致丢帧的问题,提出了一种基于采样值累加并进行两端比较的帧同步方法。设计了一套基于数字信号处理(DSP)芯片和现场可编程门阵列(FPGA)为数据处理核心的大气激光通信系统,并对上述帧同步方法进行了测试,验证了其可行性。

大气激光通信系统中空时网格码的研究

针对大气激光通信中具有单极性、单脉冲特性的多进制脉冲位置调制(M-PPM)信号无法计算实际接收信号与估计信号间欧氏距离的问题,提出了一种适用于M-PPM的空时网格码译码方法。该方法利用实际接收信号与估计信号间的差值信息进行分支度量的计算和存活路径的选择。仿真结果表明,论文所提出的译码方法能够有效地将空时网格码应用于大气激光通信系统。

双码率全相位旋转不变TCM设计

文章在总结旋转不变卷积码性质的基础上,利用编码网格的旋转不变特性,构造了一种适用于时变信道的双码率全相位旋转不变TCM方案。该方案可以获得较高的编码增益,同时满足任意角度的相位旋转不变。

BCJR算法在Turbo码迭代译码过程中的SNR失配及估计

通过对BCJR译码算法中信噪比失配对Turbo码译码性能影响的分析,证明了Turbo码迭代译码过程中的信噪比估计对Turbo码的译码性能有着直接的影响。对于Turbo码BCJR译码算法中信噪比估计,提出了自适应信噪比估计器来估计BCJR算法中信噪比失配的设计方案。该方案能以较为简单的运算很好地跟踪Turbo码译码过程中信噪比变化,Matlab的模拟仿真试验证明了该方案在底信噪比条件下具有很好的收敛性,且衰落信道的条件下更为有利。

基于双线性映射的多重签名与群签名

目前双线性映射作为一种构建密码体制的新工具,在密码学领域中引起了普遍的关注,并在数字签名中得到应用.该文提出了新的基于访问结构的多重签名模型和群签名模型,并以双线性映射为工具,构建了基于新模型的签名体制.新的群签名方案是基于以下实际问题:假设一个公司Ω里有n个部门,每一个部门都可以独立地代表这个公司签名,只有在一定数量的成员的参与下,一个部门才可以生成有效的群签名.对于接收者来说,它可以验证签名的有效性,但是不能判断出群签名出自哪一个部门.当有争端发生时,仲裁者可以“打开”群签名,确定签名的部门.在所构建的群签名中,签名的公钥长度是独立的.“打开”过程通过阈下通道实现.因为以双线性映射为工具,所以比起其它的实现方式,其签名长度较短.

一种自由空间光通信中自适应光电阵列信号处理算法

大气湍流引起的光束闪烁和抖动,将使光通信接收机焦平面上点扩散函数(Point Spread Function,PSF)随机起伏和漂移,导致光电探测器无法有效覆盖信号光场.针对自由空间光通信(Free Space Optical Communications,FSO)系统在多模高斯背景光噪声场和接收光信号能量效率的限定下最小化系统误码率的问题,提出了一种适用于强度调制/直接检测(Intensity Modulation/Direct Detection,IM/DD)的自适应光电阵列信号处理算法.该方法采用合并阵元路径法计算不同阵元数条件下的系统误码率,并以最小误码率为判决准则,优化接收光电阵元序列.分析和仿真结果表明,在相同大气湍流和背景光噪声条件下,相比于现有的光电阵列处理算法,新方法选取适当的合并阵元数,在极大降低系统计算复杂度的同时,系统性能损耗几乎可以忽略.