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。

不同调制方式混传对光纤通信系统性能的影响

为研究相位整形不归零(PSNRZ)调制和差分正交相移键控(DQPSK)调制在与二进制幅移键控(OOK)调制混合传输时系统性能的变化情况,在分析不同信道间交叉相位调制(XPM)影响因素的基础上,通过仿真对10 Gb/s OOK-RZ码分别与40 Gb/s PSNRZ码及DQPSK-RZ码混合传输时的系统性能进行了研究。结果表明,与两种码型单独传输相比,混合传输时的系统性能都明显恶化,而DQPSK系统性能恶化尤为严重,最大传输距离减小高达500 km。

宽带OQPSK信号实时多域测试定时同步技术研究

提出了一种全新的宽带OQPSK信号实时多域分析架构,该架构能够同时实现宽带OQPSK通信信号实时多域联合分析和高精度指标测试。在此基础上,提出并详细讨论了一种面向测试的高精度宽带OQPSK通信信号联合定时同步算法。该算法采用基于多相滤波的任意倍数重采样器和基于最大似然估计(ML)的前馈载波相位和定时误差估计算法,通过对任意码率的被测OQPSK信号连续处理,快速实现高精度符号定时同步。该算法避免了OQPSK解调中载波同步和符号定时同步之间的相互影响和制约。经仿真验证,和传统的基于Lagrange插值的重采样算法相比较,具有更好的频谱抑制性能和更高的变换精度。结合载波相位误差和定时误差联合估计,快速实现了OQPSK信号高精度符号定时同步。

SOQPSK-TG信号的简化状态解调器

针对部分响应成形偏移正交相移键控（SOQPSK-TG）信号的解调器复杂度较高的问题，在研究递归SOQPSK-TG信号的判决反馈简化解调器的基础上，对于非递归 SOQPSK-TG 信号提出了一种利用幸存路径的简化两状态解调器.该解调器在非递归 SOQPSK-TG信号四状态网格的基础上，通过合理的状态合并，得到简化两状态网格；在接收机中采用该两状态网格作为状态转移网格对接收信号进行解调，在解调过程中由幸存路径法得到各支路的标准信号.仿真结果表明，在低信噪比区域，非递归 SOQPSK-TG信号比递归SOQPSK-TG信号具有更优越的性能；与四状态解调算法相比，非递归SOQPSK-TG信号的简化两状态解调器有0.5-1.0 d B的信噪比损失，但接收机具有较小的运算复杂度，有利于工程应用.

基于FPGA的O-QPSK调制解调器设计

利用Quartus Ⅱ和ModelSim软件,基于EP2C35芯片FPGA开发平台,通过Verilog-HDL语言,完成了O-QPSK调制解调器的设计。该设计具有结构简单、占用芯片面积少、便于生成IP核等优点。电路与系统的仿真结果表明,所预期的功能均已实现,该方法适合在无线传感器网络及低功耗通信集成电路设计中应用。

递归SOQPSK-TG信号的两状态判决反馈解调算法

针对利用两状态网格图对递归部分响应成形偏移正交相移键控SOQPSK-TG信号进行解调时,网格图状态变量与累积相位不存在一一对应关系的问题,研究了解决此问题的判决反馈解调算法。该算法根据两状态网格图,在网格状态转移过程中,通过判决反馈,得到状态变量对应的累积相位。仿真结果表明,在信噪比大于0 dB时,SOQPSK-TG信号两状态判决反馈解调算法可以获得接近四状态解调的误比特性能。

基于ZigBee的无线低压电力数据集抄系统终端设计

研究了符合ZigBee规定的直接序列扩频(DSSS)和偏移正交相移键控(OQPSK)调制的无线低压电力数据集抄系统收发机,重点分析了ZigBee收发机在加性高斯白噪声(AWGN)信道和瑞利信道中的抗噪性能表现。利用Matlab编程工具对直接序列扩频通信收发机系统进行仿真,研究了扩频码片长度与通信系统抗噪性能的关系。仿真结果表明,信噪比为6dB时,32位码长扩频通信系统误码率可以降低到16位码长扩频通信系统的1/23,即使用长扩频码片可以提高无线低压集抄系统的抗噪性能。

一种基于最大似然的SOQPSK联合估计优化算法

为解决整形偏移正交相移键控(shaped-offset quadrature phase-shift keying,SOQPSK)信号符号定时同步算法在高精度条件下实现复杂度较高的问题,提出了一种基于最大似然的优化SOQPSK符号定时与相位同步联合估计算法。首先给出了SOQPSK-MIL信号模型和该信号的相位变化规律,以及基于最大似然算法的SOQPSK信号的符号定时与相位同步联合估计算法的原理与估计结果,详细分析了该算法中不同h函数的能量差异以及其所带来的在不同简化程度下该算法的性能差距,并论证了在只采用Z_(1)^(+)和Z_(-1)^(+)参数进行估计时算法的有效性,同时针对该算法实现过程中卷积运算量大的问题,提出了一种h函数的优化处理方式,在保证h函数能量不变的前提下,对h函数进行量化,使其变为一个简单的只有0、A和-A三种幅度的三值函数,从而有效减小卷积过程的计算量,使卷积部分的计算复杂度由O(N^(2)L_(0))下降为O(NL_(0))。仿真结果表明:该算法具有估计精度高、计算复杂度低的特点,在大幅降低了算法实现复杂度的同时,维持了先前的高估计精度,改进后算法的定时误差和相位误差的估计结果的最小均方误差几乎与改进前没有差别。

基于OQPSK调制的FSO系统性能探究

在QPSK调制和解调的基础上,研究和分析了OQPSK(偏移正交相移键控)格式调制和解调原理,深入研究了基于OQPSK格式的自由空间光通信(FSO)系统性能,采用马赫增德尔调制器(MZM)实现光OQPSK调制和相干解调结构的设计。在新型光学软件平台上,搭建光OQPSK的光通信系统并实现系统仿真。由仿真结果可以看出:OQPSK光通信系统性能优于QPSK光通信系统,更适合长距离传输的要求。

基于Simulink的O-QPSK调制解调仿真设计

利用Simulink工具完成了O-QPSK(偏移正交相移键控)调制解调系统各模块及系统整体仿真设计。该设计具有功率谱旁瓣低、无码间串扰、有较高的频谱利用率和功率利用率、实现方法简单等优点。仿真结果表明,所预期的设计功能均已实现,其设计方法适合在低功耗无线传感器网络设计中应用。

一种OQPSK通信系统的模拟设计

为了适应非线性的无线电通信,改进型的QPSK通信系统,即OQPSK系统得到了快速发展。分析了OQPSK通信系统的调制与解调的原理,建立系统模型,模拟仿真OQPSK通信系统的过程,将基带信道分为上下两条支路,正交延时交错传输降低了相位的跳变。实验结果表明,OQPSK通信系统误码率较小,码间串扰较小,抗干扰能力较强,通信质量较高。为提高现代无线电通信质量,提供了一种新的技术思想。

一种基于前馈定时的OQPSK解调方法

针对传统的偏移正交相移键控(OQPSK)解调方法中载波和定时同步进行、二者相互制约、调试难的问题,提出一种基于前馈定时的解调方法。采用频域非线性定时估计算法提取定时误差进行基于内插的定时恢复,利用FFT对数据进行载波频差估计,利用2倍数据的Costas环进行载波相位的恢复。该方法实现简单,避免调试中环套环时参数调试的困难。实验结果表明,解调信噪比恶化小于0.5 d B,可以用于指导工程实践。

高码率SOQPSK接收机的低时延解调和快速同步设计

针对遥测信号——成形偏移正交相移键控的高码率接收时序设计难度大的问题,提出了一种低时延解调及其快速同步设计方案。结合互相关网格编码正交调制(Cross-Correlated Trellis Coded Quadrature Modulation,XTCQM)技术,提出了一种四进制维特比(Quaternary Viterbi,QViterbi)译码模型,相比现有方案译码时延降低了1/3。为降低同步捕获时长,针对XTCQM-QViterbi解调,设计了一种基于早迟门的符号定时和面向判决的载波相位联合同步方案。仿真结果表明,同步理想时XTCQM-QViterbi解调信噪比损失几乎可以忽略不计;恒定载波、定时相偏场景下,联合同步方案引起的信噪比损失约0.3 dB(误码率为10-5),捕获时间约为1000 T_(b)(T_(b)为比特周期)。该方案具有译码时延短、同步精度高、捕获快等优点。

分数间隔采样π/4-DQPSK差分解调误码性能分析

通过分析同相与正交两路信号,建立了适用于分数间隔采样π/4-DQPSK差分解调的比特大数判决法、符号大数判决法及差分累加和判决法三种判决方式的数学模型,推导出了各种判决方式下符号误码率的数学表达式,并通过Monte-Carlo仿真实验对得出数学表达式进行了验证。误码率对比结果显示差分累加和判决法具有最佳的性能,在误码率为10-3,1/8符号间隔采样时,较传统差分解调有8.3dB的性能提升。

基于改进Gardner算法的水下无线光OQPSK系统性能分析

针对水下无线光通信(UWOC)中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响,提出了一种改进的Gardner定时同步算法,建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK)调制的UWOC系统模型,仿真分析了OQPSK调制系统中水质和传输距离对误码率(BER)性能的影响规律。结果表明,与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK)调制的系统相比,当系统BER达到10^(-3)时,采用OQPSK调制可分别获得2.2、4.4、6.2 dB左右的增益。与OOK调制相比,采用OQPSK调制可获得2.3~8.2 m的距离增益。在衰减较大的水下信道中,提出的Gardner算法较好地改善了OQPSK调制信号的同步性能,与传统算法相比,BER明显降低,可获得约12.5~14.2 dB左右的增益。

基于箕舌线函数的变步长SOQPSK-TG盲均衡算法

针对部分响应成形偏移正交相移键控(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying used in Telemetry Group,SOQPSK-TG)信号在“低仰角”遥测传输过程中存在的多径衰落问题,提出一种基于箕舌线函数的变步长盲均衡算法。该算法采用随机梯度方法迭代更新均衡器系数,通过箕舌线函数灵活控制迭代步长,解决了传统SOQPSK-TG信号盲均衡算法收敛速度慢、稳态误差大的问题。仿真结果表明,在滑行、起飞和远程飞行3种典型航空遥测场景中,所提算法能够对多径衰落信道下的SOQPSK-TG信号进行有效的均衡。相比已有算法,滑行场景下可以带来约0.5 dB的误码性能增益,起飞场景下可以带来约1 dB的误码性能增益,远程飞行场景下可以带来0.7~2 dB的误码性能增益,且该算法可以有效提升收敛速度、减小稳态误差。

基于偏振复用的单边带光生毫米波传输系统的研究

光子辅助的毫米波通信因其超带宽优势在下一代宽带无线接入网中有着广泛的应用前景,本文基于单个激光源和一个双极化马赫-曾德尔调制器(dual-polarization Mach-Zehnder modulator,DP-MZM)的光路结构产生了频率稳定的偏振复用毫米波信号,联合VPI与MATLAB仿真环境对单边带(single sideband,SSB)偏振复用四相相移键控(polarization-division-multiplexing,PDM)quadrature phase shift keying,QPSK、16阶正交幅度调制(16-ary quadrature amplitude modulation,16QAM)和32阶正交幅度调制(32-ary quadrature amplitude modulation,32QAM)信号分别实现了70 km、65 km与50 km的有效传输,并结合概率整形(probability shaping,PS)技术在28 GHz波段上,以相同净比特传输速率对比分析了均匀16QAM与PS-16QAM,均匀32QAM与PS-32QAM的SSB矢量毫米波(millimeter wave,MMW)信号在光纤传输条件下的误码率(bit error rate,BER)性能。仿真结果表明:在相同净比特速率,以硬判决阈值3.8×10^(-3)为判断条件,在普通单模光纤(single-mode fiber,SMF)传输系统中,PS-16QAM/32QAM信号光功率约有0.3 dBm的提升,非线性光纤(nonlinear fiber NLF)传输系统中,PS-16QAM信号光功率约有0.8 dBm的提升,PS-32QAM信号光功率约有0.5 dBm的提升,结果表明:经过PS后的MMW信号光纤传输性能有明显改善。