Malaga大气湍流信道下副载波调制系统相位噪声分析

Malaga大气湍流信道下研究了系统解调模块的相位噪声对无线光副载波相移键控调制系统性能的影响。结合傅里叶级数及MeijerG函数性质,得到了Malaga大气湍流信道模型瞬时信噪比的概率密度函数,在Malaga大气湍流信道下推导了接收信号相位的傅里叶级数以及相位噪声影响无线光副载波MPSK调制误符号率的渐进表达式,在不同调制阶数和光强起伏方差下分析了相位噪声对系统误符号率的影响。数值结果表明,当相位噪声较小时,系统误符号率随着光强起伏方差增大而增大,相位噪声较大时,误符号率平层的出现受调制阶数的影响大于受湍流强度的影响,且随着调制阶数的升高,误符号率平层出现时所对应的平均电信噪比越低。

一种适用于大气弱湍流信道的极化纠错编码调制方案

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,基于高斯近似的方法计算分析信道的极化现象,提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化编码调制方案,并对其性能进行了仿真分析.不同湍流强度下采用串行抵消译码算法时的仿真结果表明,相比于递归构造方案,文中所提方案在达到1e-5误码率时可获得大约1.0d B到1.4d B的编码增益提升.对极化码分别采用开关键控(OOK)调制与脉冲位置调制(PPM)时的仿真结果表明,采用2-PPM的极化编码调制方案可有效提升无线光通信链路在弱湍流条件下的译码纠错性能.

大气Gamma-Gamma湍流信道中采用圆偏振位移键控的信道容量分析（英文）

在自由空间光通信(FSO)中,由系统设计以及大气湍流所引起的光强闪烁和相位起伏会造成圆偏振控制误差,这严重影响圆偏振位移键控(CPol SK)通信系统的性能。因此,基于Gamma-Gamma大气信道模型,在较全面考虑光强起伏、相位噪声和圆偏振控制误差三个参数的基础上,建立了CPol SK系统信道的数学统计模型,推导了平均信道容量的闭合表达式,仿真研究了误码率在连续相位噪声下的性能以及三个参数对信道容量的影响。结果表明,光强起伏的增强和相位噪声的增大均会导致CPol SK系统性能的劣化,而提高平均信噪比在一定程度上能够改善系统性能。特别地,当圆偏振控制误差大于8°时,CPol SK系统的平均信道容量显著下降。

适用于大气弱湍流信道的自适应码率极化码

为了提高光通信链路在大气弱湍流信道下的解码性能和传输效率,基于极化码的信息位嵌套特性,设计了一种自适应码率极化码。该码字在弱湍流信道中能充分地极化,纠错效果较好。为了调节码率,引入CRC校验码作为发送端的停止标志,逐次发送更低码率的码字直到译码结果通过校验,此时的码字码率即是保证可靠传输的最大码率。不同湍流强度下的仿真结果表明,在误帧率为10^-8时,相比传统极化码,自适应码率极化码可以获得1.7~2.3 d B的性能增益。对自适应码率极化码的时延进行了仿真分析,并结合误帧率得到了自适应码率极化码的信息吞吐率,结果表明,在弱湍流信道中,自适应码率极化码的信息吞吐率能满足FSO的传输需求。

CNN-AE在超奈奎斯特无线光通信端到端系统中的性能

符号间干扰的存在使超奈奎斯特(faster-than-Nyquist, FTN)速率无线光通信系统的性能受到严重影响,针对此问题,提出了一种基于卷积神经网络自编码器的端到端通信系统来消除符号间干扰的影响并完成信号的恢复。针对超奈奎斯特信号非正交的特性,采用交替训练算法分别训练发射机和接收机权重,解决监督训练中模型输入输出数据尺寸不匹配的问题。在此基础上,分析了该系统在Gamma-Gamma大气信道中的误码率(bit error rate, BER)性能。仿真结果证明,与采用最大似然估计的传统系统相比,该系统的误码率性能在各种条件因素影响下都有不同程度的提高。当加速因子在Mazo限内时,该系统可以消除FTN成型和湍流信道带来的复杂混合码间干扰,其误码性能几乎与正交传输系统相等。

Gamma-Gamma大气湍流下超奈奎斯特光通信系统性能

利用超奈奎斯特传输技术可进一步提升现有大气光通信系统的传输速率,但是大气湍流的存在会严重影响系统的性能。针对这一问题,推导了Gamma-Gamma大气湍流信道中超奈奎斯特大气光通信系统的平均误码率和平均容量表达式。讨论了湍流强度、传输距离、加速因子等参数对系统性能的影响。蒙特卡罗仿真结果表明,超奈奎斯特传输技术可有效提高系统的平均容量,同时传输距离的增加和加速因子的减小对系统误码率及平均容量的影响较明显。在加速因子为0.75、信噪比为18 dB、弱湍流条件下,采用超奈奎斯特传输技术后系统的平均容量优于未引入该技术的系统的31%。

基于LDPC码和BPPM的无线光通信系统性能研究

为了克服光在弱湍流大气条件传输时,光强闪烁造成的突发错误,在已知信道衰落信息(CSI)和未知信道衰落信息(NCSI)条件下,研究了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和二进制脉冲位置调制(BPPM)的无线光通信系统性能,论述了BPPM光通信信道对称性的特点,并与基于LDPC码和OOK调制的光通信系统性能进行了比较。结果表明,在NCSI和CSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统相对于基于LDPC码和OOK调制的系统均有更优异的差错性能;在NCSI情况下,基于LDPC码和BPPM的光通信系统的性能相对于CSI情况下的系统性能损失并不大;且采用LDPC码BPPM相对于LDPC码OOK调制的光通信系统,随着湍流强度的增大系统性能损失较小。因此,基于LDPC码和BP-PM的光通信系统在不需要信道衰落信息估计的情况下,能获得较大的编码增益,便于工程实现,在无线光通信中将有一定的应用前景。

基于FSO系统极化码的改进译码方案研究

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,选用极化码来改善FSO系统传输性能。引入一种基于3×3核心矩阵的置信传播(BP)译码方法,对核心矩阵、码字长度、以及基本单元计算式进行了改进。对比采用新型BP译码方法与传统BP译码方法的FSO系统误码率性能。仿真实验结果表明,改进型BP译码方法与传统BP译码方法相比有着更低的误码率。由于系统构造的原因,改进型BP译码占用的存储空间较少、译码延迟时间短,在码长较长的情况下,对FSO系统传输性能有较大的提升。

自由空间光通信中的极化码译码方法研究

为了提高光通信链路的译码性能,基于极化码的串行抵消序列译码,提出了一种树图剪枝算法。通过剪枝门限值来选择译码路径,提高了路径搜索效率。根据极化码构造可以确定剪枝门限的取值范围和不同剪枝门限值对应性能优先或效率优先的译码原则,然后根据信道情况和自由空间光通信(FSO)系统的传输需求合理地设置剪枝门限。不同湍流强度下的仿真结果表明,剪枝操作能在保证译码性能的前提下降低约24%的译码复杂度,有效提升了强湍流信道中极化码的译码效率。

基于BPSK-SIM调制的室外可见光通信误码性能分析

室外可见光通信（Outdoor Visible Light Communication,OVLC）受大气湍流等因素影响,造成光强随机变化,严重影响系统的传输性能。研究了弱湍流信道模型下室外可见光通信并推导出包括二进制相移键控子载波强度调制（Binary Phase Shift Keying Subcarrier Intensity Modulation,BPSK-SIM）五种不同预调制方式下子载波强度调制系统的误码率理论表达式。进而对比分析了BPSK多子载波系统和单子载波系统误码性能。数值分析结果表明BPSK-SIM系统能够更有效的缓解光强闪烁效应;多子载波系统相比于单子载波能够增加系统容量,但是需要更高的信噪比。

大气激光通信中自适应调制编码技术的模式选择阈值

研究了一种用于大气激光通信自适应调制编码技术中的模式选择阈值的选取算法。分析了大气弱湍流信道性能,并对高斯信道中阈值选取算法进行修正,提出了一种信噪比-湍流强度选择方法来确定阈值区域模式,并给出了阈值选取方程。分析了湍流强度分别为0,0.1,0.2,0.3时3种传输模式下自适应调制编码系统的误码率,得到了最大误码率为10-4的条件下3种模式选择的信噪比与湍流强度阈值区域的对应关系。仿真结果表明,所提方法可行且能够准确地进行模式选择。

基于低密度奇偶校验码的MPPM比特符号映射及系统性能研究

建立了基于低密度奇偶校验(LDPC)码和多脉冲位置调制(MPPM)的无线光通信系统模型,给出了相应系统模型下的解码算法,研究了(m,2)MPPM的比特符号映射方式,提出了用改进的遗传算法(GA)搜索的优化映射方法,最后在大气湍流信道下进行了仿真。仿真结果表明基于LDPC码和MPPM的无线光通信系统性能明显优于未编码的MPPM系统,结合LDPC码和多光束发射技术可以提高系统抗强大气湍流影响的能力;通过GA优化的映射方法在不增加系统复杂性的情况下能进一步提高系统的纠错性能,可以获得更大的编码增益。

自由空间光通信中的MIMO极化编码方法

针对自由空间光通信链路性能易受大气湍流影响的问题,构造了一种适用于自由空间光通信的多输入多输出(MIMO)极化编码方法。基于通用偏序法、极化编码、调制及MIMO技术联合优化快速构造极化码,并在大气湍流信道下进行仿真分析。实验结果表明,在不同构造方法及编码方案下,MIMO极化编码方法能在保持低复杂度的同时使系统获得更好的性能。在强湍流条件且误码率为10^(-4)时,相比Monte Carlo方法,偏序法的编码增益约为0.2 dB,且离线构造的计算复杂度可忽略不计;强弱湍流条件下,相比单输入单输出(SISO)-polar方式,MIMO(2×2)-polar方式的编码增益约为1.1~1.6 dB,具有明显的分集优势。