水下可见光通信星座几何整形和人工智能技术

水下可见光通信(UVLC)具有高传输速率、大容量、低延时和低成本等优势,已成为水下通信领域可行且很有吸引力的替代方案,应用前景广阔。然而,UVLC性能受到带宽、各种线性或非线性效应等瓶颈问题的局限。为了缓解这些问题,文章研究了基于几何整形的振幅移相键控(APSK)调制和编码映射,提出了基于双向循环神经网络(BRNN)的波形级后均衡器。此外,文章还提出了用基于深度神经网络(DNN)的波形到符号接收机来代替传统的匹配滤波、下采样和后均衡等操作。实验表明,与传统接收机相比,基于BRNN后均衡电压动态范围提升了170 mV(69%),基于DNN的波形到符号接收机电压动态范围提升了245 mV(100%)。实验结果证明,基于BRNN后均衡和基于DNN的波形到符号接收机能有效提升系统性能,是未来UVLC中很有前景的技术方案。

基于卫星信道的MAPSK调制方法研究

针对宽带卫星通信中信道降雨衰落的非线性特性,研究了多进制幅度移相键控MAPSK调制方法,该方法通过对调制信号星座采取非对称的优化设计方法,有效抵抗了降雨衰落的非线性影响,提高了卫星通信的可靠性,并对该方法进行了仿真验证;仿真结果表明:在基于Mie散射理论建立的雨衰信道模型下,当信噪比大于20dB时,16APSK的误码率明显低于16QAM的误码率,因此在受雨衰影响的卫星通信信道中,16APSK调制方法与16QAM调制方法相比可以有效地抵抗降雨衰落的影响。

Nakagami信道基于16APSK的加权信噪比估计算法

自适应编码调制(adaptive coded modulation,ACM)技术是一种提高无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)数据链吞吐量性能的有效方法,信道估计的准确性是决定ACM系统性能的关键因素之一,直接影响UAV数据链的吞吐量性能。首先对Nakagami衰落信道进行分析建模,推导了信号经过衰落信道后的表示方法。其次对Nakagami衰落信道下基于多进制数字相位调制(multiple phase shift keying,MPSK)的信噪比(signal-tonoise ratio,SNR)估计算法进行推导和分析,仿真结果表明三阶矩(third-order moments,M3)SNR估计算法比传统的二阶矩四阶矩(second and fourth moments,M2M4)SNR估计算法具有更好的估计性能。最后,针对Nakagami衰落信道下的现有估计算法对非恒包络调制信号估计性能差的问题,提出了一种适用于非恒包络的16阶振幅移相键控(amplitude phase shift keying,APSK)信号的加权SNR估计算法,该算法利用接收信号的先验信息和信号的阶矩关系进行SNR估计,具有复杂度低,估计精度高等优势。理论分析与仿真结果表明:所提出的算法可以有效地对16APSK调制信号进行SNR估计,且相比于M2M4算法,利用M3信息进行信道估计的加权SNR估计算法具有更高的估计精度。

网格编码调制星座整形相位共轭孪生波方案

为了进一步提升正交频分复用(OFDM)在密集波分复用(DWDM)光纤通信系统中的表现,提出了一种基于16进制振幅移相键控(16APSK)的多维网格编码调制(TCM)星座整形相位共轭孪生波(PCTW)方案,并设计了一种基于OFDM子载波的多维哈夫曼概率整形(PS)方法。通过使用Matlab与OptiSystem构建仿真平台,对比分析了实施星座整形前后的系统性能。仿真实验结果表明:相比于未采用任何星座整形技术的系统,引入多维哈夫曼PS和几何整形策略后系统的频谱效率虽有所下降(减少了0.04),但误符号率显著降低了10.7 dB。

8PSK/16APSK信号的频偏估计及误比特率分析

针对8移相键控(PSK)和16振幅移相键控(APSK)信号的频偏估计及误比特率,介绍了高阶的恒包络数字调制方式8PSK和16APSK,重点研究2种调制信号的频偏估计,并搭建通信链路模型。采用Matlab对8PSK,16APSK调制信号在加性高斯白噪声下的频偏估计进行仿真分析,并使用频偏估计得到的载波频率进行相干解调,最后对比分析实际误比特率与理论误比特率。仿真结果表明:在不同信噪比的加性高斯白噪声信道条件下,8PSK的抗噪声性能比16APSK好;采用本文给出的频偏估计方法能够较好地接近理论误比特率,为设计通信系统提供依据。

卫星通信中32APSK调制方式的研究

本文研究APSK调制方式的星座优化,根据最小欧氏距离得到优化后的APSK星座。在MATLAB下,搭建了32APSK调制解调的系统仿真模型,对其星座图进行了优化,并仿真32APSK的性能,和传统的QAM调制方式性能进行比较分析。

基于BM-APSK调制的高斯信道容量计算

针对功率约束为P的高斯信道,等概率均匀分布的输入信号可达到的传输速率始终与信道容量极限存在差距的问题。基于Box-Muller变换,提出一种利用等概率均匀分布信号构造振幅频移相键控(APSK)星座的方法(BM-APSK),并证明该方法在星座点数趋于无穷时达到高斯信道容量。通过高斯信道模拟卫星通信环境,采用无速率码编译码技术结合BM-APSK调制方法实验。实验结果表明:实际译码启动长度与由信道容量计算的启动译码时理论码字长度条件基本保持一致,研究信道容量对实际通信系统译码时初始启动码率有很好的估计效果。