室内可见光无载波幅度相位调制系统性能分析

针对室内可见光通信调制技术问题,提出翻转光无载波幅度相位调制和单极性光无载波幅度相位调制两种功率有效的调制方案,二者分别采用"正、负模块极性分组"以及"零值位置极性编码"方法实现信号单极性处理,以满足可见光通信"强度调制/直接检测"的要求.基于朗伯辐射模型,考虑到高斯背景光噪声的可见光直射传输信道,推导了包括直流偏置光无载波幅度相位调制在内的三种调制方案的误比特率闭式表达式,仿真验证了其准确性.在此基础上,分析比较了三者频带利用率,讨论了信道参量对光无载波幅度相位调制系统误码性能的影响,结果表明,在5m×5m×3m的室内场景下,与发射机辐射角为30°和45°相比,0°时的系统误码性能分别优于6.9dB和29.9dB;收发机距离为1m时,误码性能比2m时改善近12dB.

可见光多维无载波幅度相位调制系统

针对室内可见光通信调制技术和多用户接入问题,该文基于直流偏置和极性编码信号单极化思想提出两种系统复杂度低、频带利用率高的可见光多维无载波幅度相位(DCO-MCAP,U-MCAP)调制方案。首先利用最大最小优化算法构建无频谱泄漏的频域目标方程,采用完全重建(PR)条件作为非线性约束方程,求取时域正交的多维CAP滤波器组,然后分别采用"添加直流偏置"和"零值位置极性编码"实现信号单极性,以满足可见光通信"强度调制/直接检测"的要求。基于朗伯辐射模型,可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声(AWGN),推导了DCOCAP/MCAP,U-CAP/MCAP 4种调制方案的误符号率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m?5 m?3 m的室内场景下,仿真对比分析了2维、3维、4维可见光CAP调制系统的频带利用率、误码率等性能。结果表明,相同星座尺寸时,多维CAP调制的误码性能明显优于传统2维;相同频带利用率时,3种维度系统误码性能相近,可见光多维CAP调制为多用户接入提供可能性。此外,讨论了信道参数对可见光CAP系统的影响,发射机辐射角与收发信机之间距离都与信噪比损失呈现出正相关性。

无载波幅度相位调制无线光通信系统研究

无载波幅度相位(Carrierless Amplitude and Phase,CAP)调制是一种数字化方式的正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)。由于CAP调制具有频谱利用率高、成本低、复杂度小等优点,所以逐渐成为实现短距离高速光通信系统的一种备选方案。首先通过比较CAP调制和QAM的功率谱分析了这两种调制方式的特性,然后在大气信道仿真模型(Gamma-Gamma光强起伏分布模型)条件下,基于Matlab仿真分析了滤波器滚降系数,滤波器长度和采样时钟偏移对CAP调制无线光通信系统性能的影响并给出最优参数值。由仿真可知,采样时钟偏移会引起接收端信号的相位偏移,所以需要在接收端对相位畸变进行一定的补偿,文中也对后期所需的均衡算法进行了一些研究,希望能对以后CAP系统的设计有所帮助。最后对仿真结果进行了实验验证。

时间混合调制无载波幅度相位可见光通信系统

许多研究人员已经将基于发光二极管的可见光通信(VLC)与照明通信相结合,然而VLC系统的性能主要受限于系统带宽和信噪比(SNR),之前的实验并没有充分利用信道资源,特别是SNR资源。针对SNR资源利用问题,文章提出了一种基于时间的混合调制无载波幅度相位VLC系统,在该系统中,信号的实际调制级别不仅可以是一个整数,而且可以是一个十进制数,通过按一定的比例对比特进行分组,可以提高信道的SNR资源利用率。通过仿真和实验验证了该系统的可行性和有效性。实验结果表明,当驱动信号的峰峰值电压范围为0.65～0.86V时,可以获得约10%的比特率改善。

基于U波段光波产生频率可调谐的微波载波

【目的】具有可调谐能力的高频微波载波(GHz)在第五代移动通信技术(5G)/第六代移动通信技术(6G)无线网络、雷达系统和卫星通信领域中有着广泛的应用。由于比较简单的系统结构、大带宽和低损耗的优点,基于光子技术生成高频可调谐微波载波的技术方案吸引了国内外研究团队的广泛关注。由于目前C波段有着成熟的商用器件,因此目前光生微波实验多在C波段进行。随着波分复用(WDM)—光载射频(ROF)技术借助WDM系统在光频域的合/分波来灵活实现微波频段的合/分波,利用ROF系统采用光生微波技术来简化基站配置,使得C波段的有限带宽资源(35 nm, 1 530~1 565 nm)越来越紧张。因此,光生微波技术的研究有着向更宽光谱范围扩展的驱动力。U波段可以提供宽至50 nm(1 625~1 675 nm)的信道带宽来缓解C波段的信道利用压力。在U波段,标准单模光纤已实现低至0.195 dB/km(@1 625 nm)的光功率损耗,特别是,掺铥光纤放大器在U波段也可实现达到18.7 dB(@1 655 nm)的大带宽增益。因此,基于标准单模光纤的WDM系统可向U波段扩展,从而促使WDM-ROF技术向这一波段延伸,进而带动光生微波技术向U波段拓展。文章研究了U波段的光生微波技术。【方法】从数学模型上看,现有光生微波技术对所应用的光载波波段是透明的,只需选择对应工作波段的光子学器件就可在任意波段使用这些方法来产生微波载波。从原理上看,C波段的光子学器件(如偏振控制器、相位调制器(PM)和光纤移相器(FPS)等)可以工作在U波段,这些器件的工艺技术成熟并易于购置。因此,文章采用C波段的PM、FPS和光耦合器等光子学器件,基于U波段光载波搭建了光生微波载波系统。【结果】最终基于该系统产生了调谐范围覆盖7.5~12.0 GHz、杂散抑制比达29.6~35.2 dB的可调谐微波载波。【结论】文章通过公式原理分析和实验验证,实现了将光生微波载波技术的工作波段扩展至U波段。

干涉型光纤传感器相位生成载波技术研究进展

相位生成载波(PGC)技术作为干涉型光纤传感器重要的一种信号解调方法,因其灵敏度高、动态范围大等优点被广泛应用。首先对PGC技术的内调制和外调制两种基本调制方法进行阐述,简要说明了PGC技术解调的常规算法。针对PGC解调方法中出现伴生调幅、调制深度漂移和相位延迟引起信号解调失真的关键问题,分析其原因并概括归纳近年来国内外研究者相关工作的改进方法。对进一步优化光干涉型传感信号的解调方案提供新的思路。

无载波幅度相位调制系统原理与实现

本文详细讨论了无载波幅度相位调制的原理、实现及应用，与正交幅度调制相比，无载波幅度相位调制具有许多优点，已经或即将在各种现代通信系统中得到应用。

Square m-QAM相干光通信载波相位估计性能研究

基于前馈载波相位估计算法,研究了square 16-QAM调制相干光纤通信系统的载波相位估计性能,进一步证明了当存在相位噪声时square m-QAM调制并非QAM调制最佳星座图的原因。仿真计算结果显示,由于square 16-QAM调制星座图中星点之间相位距离分布不均匀,引起载波相位估计中出现连续相位跳变,导致载波估计性能劣化,系统误码率增大约2～3倍。

一种频谱高效的可见光混合调制方案

为提高室内可见光通信系统传输性能,提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想,在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号,在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式,仿真验证了解析式的准确性,探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明:频谱效率相同时,GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。

Square m-QAM相干光通信系统的载波相位估计算法

基于Vi t erbi-Vi t erbi算法原理,提出了一种适用于Square m-QAM相干光通信系统载波相位估计的改进算法,能够充分利用所有符号的相位信息进行载波相位估计。仿真分析表明,改进算法比现有其它算法复杂度更低,相位噪声容限更大,当BER=10-3、SNR代价为2dB时,16-QAM和64-QAM允许的激光线宽分别为1.1MHz和0.25MHz。

弹光调制器谐振特性研究及其谐振频率自跟踪

弹光调制器是一种由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的高品质因数热机电耦合器件,广泛用于偏振测量、光谱测量等诸多领域。但是在高压谐振状态下,其谐振频率会随着温度变化出现漂移,导致弹光调制器的相位调制幅值不稳定以及驱动效率降低。针对该问题,首先对弹光调制器谐振频率特性进行分析,建立了弹光调制器及其高压谐振驱动电路的复合谐振网络模型,提出了利用谐振网络的幅频特性进行频率跟踪的实现方法,并设计了基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的控制测试系统,实现了谐振频率跟踪以及调制幅度的测量。通过测试验证了该方案可有效进行谐振频率跟踪,提高了弹光调制器的稳定性以及驱动效率,测试时长大于90 min,相位调制幅度的标准偏差为0.83%rad。

一种用于光线性采样的载波相位估计算法（英文）

提出了一种改进的相位盲搜索算法,该算法通过两次寻找二次最小欧拉距离得到载波相位噪声的估计值.为验证该算法,搭建了一套光线性采样仿真系统,对符号率为10 Gbaud/s的16QAM光调制信号的星座图进行了测量,采样源为脉宽为500 fs、周期为10 ns的光频梳.仿真结果表明,当两个激光器线宽和小于10MHz时,经过该算法对相位噪声进行补偿后,10G-Gb/s的16QAM信号的星座图能够清晰展示.

消除光强扰动和调制深度影响的相位解调算法

为了消除光强扰动和相位调制深度对相位生成载波(PGC)解调的影响,提出一种基于混频滤波、相除和差分的相位解调算法——PGC解调改进算法。该算法通过滤波和微分两两相除以及差分、积分运算,使得解调信号不含任何变量。对PGC解调改进算法进行了理论分析和推导,利用Labview平台构建仿真模型,验证了该算法相对于传统解调算法的优势,搭建了基于迈克尔逊干涉的解调系统并进行实验验证。实验结果表明:在不同的相位调制深度情况下,PGC解调改进算法解调出的待测信号不会产生谐波失真;在不同光强的情况下,解调出的信号幅度保持一致。

RoF系统中基于双重幅度调制的载波重用技术

为了进一步降低系统成本,提高传输性能,提出了一种上、下行传输链路都采用幅度调制实现光载波重用的新方法。介绍了该方法的原理,采用Optisystem软件验证了其可行性。仿真结果表明:当下行传输数据"0"码幅值为1.4 V,光分束器的分光比为5∶5,调制器的消光比为5.2 dB时,系统的性能最优。

横向剪切干涉法共路测量LCSLM的相位调制特性

提出一种测量扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制特性的新方法——横向剪切干涉法.对经扭曲向列液晶空间光调制器调制后的待测波面进行横向剪切干涉,用CCD记录其干涉图样,并用最小能量算法计算其波面的相位分布,从而测得扭曲向列液晶空间光调制器的相位调制曲线.该方法对振动、空气扰动不敏感,对测量环境要求不高.给出了TN-LCSLM不同调制状态下相位调制幅度的三维轮廓图.

室内可见光多维CAP空间调制

针对室内可见光通信(VLC)光链路发射源(LED器件)有限的调制带宽问题,基于多维无载波幅度相位调制(CAP)技术,提出一种频带利用率高效的光空间调制方案(OSM-CAP)。OSM-CAP系统将输入信息序列分成两部分,一部分进行空域映射即空间调制,其结果用来选择激活的LED;另一部分进行信号域映射,即CAP调制。其中,CAP调制采用序列二次规划算法求取的时域正交多维CAP滤波器组实现。对于采用强度调制/直接检测(IM/DD)的VLC系统,该CAP信号还将进行单极化处理,文中提出两种相应的解决方案,即采用添加直流偏置(OSM-DCO/CAP方案)和零值位置极性编码(OSM-U/CAP方案)。基于朗伯体辐射模型,且可见光背景噪声建模为加性高斯白噪声,推导了OSM-DCO/CAP、OSM-U/CAP调制方案的误码率理论解,仿真验证了其准确性。在5 m×5 m×3 m的室内场景下,探讨了无载波幅度相位调制维度以及接收机个数、发射机间距、收发平面距离以及链路遮挡情况等信道参数对系统性能的影响。结果表明,星座调制阶数相同时,CAP调制维度越高,误码性能越好;接收机个数增多、发射机间距加大以及收发平面距离减小与系统可靠性存在正相关关系;链路存在遮挡情况时,会提高信道间的差异性,改善系统性能。

用于短距离光通信系统中的先进调制格式研究

在长距离光通信系统中,采用高阶外调制和相干接收技术来提高系统总的传输容量。但是在短距离光通信系统中更倾向于使用低成本的直接调制-直接检测技术,此时,要实现高速、大容量传输就必须采用多电平调制。目前国际上主流的调制方案有三种:PAM(脉冲幅度调制)、DD-OFDM(直接检测-正交频分复用)调制和CAP(无载波幅度相位)调制,文章对这三种方案的原理与性能进行了分析与比较,希望以此作为未来短距离大容量光通信系统设计的依据。

一种新型双向光波载波传输系统设计

提出并验证了一种新型的双向多路光载波传输系统,在阐述其原理的基础上构建了一个双通道波分复用传输系统,采用16-QAM-OFDM信号成功地实现了对下行信号强度重调制,并且进行了CATV/RoF/16-QAM-OFDM多路信号双向传输仿真实验。

TC-QAM系统中的载波相位恢复方法

针对Trellis Coded QAM(TC-QAM)解调系统中载波相位恢复难、收敛速度慢等问题,提出一种全数字方式实现的载波相位恢复方法。综合应用自动频率控制(AFC)、自动增益控制(AGC)、相位/幅度跟踪、相位模糊检测等算法,在没有任何训练序列的情况下,能准确地恢复调制信号载波相位。软件仿真结果表明,该方法能快速恢复和跟踪载波相位,即使在较低的信噪比情况下,解调系统也能正常工作。

基于液晶空间光调制器的脉冲整形系统校准及应用

搭建了反射式光脉冲整形系统,通过改变加载到液晶空间光调制器各像素点的调制电压,测定系统分辨率及调制电压与输出信号光强和相位变化的关系,并对液晶空间光调制器进行校准.实验结果表明:光强随调制电压周期变化,相位随调制电压非线性变化;系统分辨率为10GHz,像素调制间隔为0.08nm,即能够实现对频率间隔10GHz的光信号的调制.应用该系统,以谱线间隔为10GHz的光学频率梳为信号源,对脉冲频谱进行整形,产生了平坦、高斯型、三角、倒三角及光学频率梳信号.