级联RS码的自由空间光通信正交频分复用系统性能分析

为了有效抵御大气散射效应和提高频谱利用率，提出了自由空间光通信正交频分复用系统．由于大气信道的不稳定性，该系统在传输过程中导致误码率很高．将里德-所罗门码引入自由空间光通信正交频分复用系统中，对其进行了半实物仿真，仿真结果表明：当误码率为10^-2时，正交频分复用较开关键控性能优越4dB；在广延雨、平流雾、沙尘天等不同的天气条件下，当误码率为10^-5时，里德-所罗门（255，223）信道编码较未编码性能优越4～5dB．正交频分复用系统和里德-所罗门码的技术能降低系统的误码率．

正交频分复用光通信实验系统设计与实现

设计了基于直接检测的正交频分复用(DD-OFDM)光通信实验系统,能够反映出OFDM光通信系统的主要特征,且离实用距离较近。DD-OFDM光通信系统包括OFDM信号的构造、OFDM信号的析构以及光纤传输3个部分功能,在实验中分别由任意信号发送器、数字系列分析仪以及自行搭建的光纤传输链路实现,实现了10 Gbit/s二进制序列经16QAM映射、64载波传输、在25 km单模光纤中的可靠传输。给出星座图和不同接收光功率条件下系统的误码性能的实验结果。为OFDM高速光通信的教学与科研提供实验平台和实验样板。

基于准恒包络正交频分复用的临近空间通信抗衰落技术

针对临近空间高空平台功率受限、频谱资源紧张以及在非视距、低仰角环境下通信受多径衰落影响的问题,提出了一种基于准恒包络正交频分复用的临近空间通信抗衰落技术。在发射端,将两路正交频分复用信号分别调制在两路恒包络信号的相位上,并通过移相将两路信号合并为一路;在接收端,通过泰勒级数展开技术将两路信号分开并解调。分析与仿真结果表明,准恒包络正交频分复用具有与正交频分复用相同的频谱效率,通过合理选择调制指数,能够有效对抗多径衰落,且信号峰均功率比低于3 dB,实现了高谱效、高能效的目标。

对数正态分布衰落下的光OFDM水下可见光通信空间分集系统

水下可见光通信(UVLC)是实现高速宽带信息传输的有效方案,但由于受到信道中吸收、散射和湍流的不利影响而面临着许多困难。针对水下湍流信道中多径和衰落带来的影响,提出了一种光正交频分复用(O-OFDM)等增益合并的分集方案,根据广义的朗伯定律得到信道增益,通过对数正态分布模拟信号衰落。采用蒙特卡洛方法对正交幅度调制(QAM)的非对称削波光正交频分复用(ACOOFDM)和直流偏置光正交频分复用(DCO-OFDM)两种分集系统进行建模仿真,分析高斯信道和弱湍流信道下系统的误比特率,探讨不同分集数目和闪烁系数情况下的分集增益。研究结果验证了分集是降低湍流影响的有效手段,有利于改善水下信息传输性能,为弱湍流信道下正交频分复用可见光通信系统的设计、预测和评估提供参考。

正交频分复用系统中基于子空间跟踪的信道估计

基于导频的正交频分复用(OFDM)系统信道估计方法是通过在确定的时频位置发送已知的导频符号来获取信道参数的,通常包括导频位置的最小二乘估计和内插滤波两步.如果能够提高导频位置信道频域特性的估计精度,那么后续内插滤波的精度也就能相应地得到提高.为此,在建立通用参数化信道模型的基础上,提出一种子空间跟踪的改进算法.该算法通过基于Givens旋转的时延子空间跟踪和基于RLS滤波的幅度跟踪,提高了导频符号信道估计的精度,降低了跟踪算法的复杂度.仿真结果表明,基于子空间跟踪的信道估计方法具有较低的复杂度和较高的估计精度.

基于实虚交替导频的CO-OFDM-OQAM通信系统激光器相位噪声抑制方法

针对偏移正交幅度调制的相干光正交频分复用(CO-OFDM-OQAM)通信系统,本文提出了一种基于实虚交替导频的相位噪声抑制算法。该算法利用激光器相位噪声的性质和固有虚部干扰(IMI)系数的对称性规律设计全新的实虚交替导频,结合线性拟合,能够准确估计每个频域符号的公共相位误差(CPE)。由于是在频域进行补偿,与时域相位噪声抑制算法相比,计算复杂度大幅下降。搭建了有效速率为65 GBits/s的偏振复用CO-OFDM-OQAM系统的数值仿真平台,研究了不同激光器线宽和子载波个数下系统的传输性能,考察了所提方法对相位噪声的抑制效果。获得的结果证实:OSNR固定为25 dB,子载波总数分别为256、512和1024时,误码率达到FEC极限时所需要的线宽分别为801.1、349和138.4 kHz。对于使用16-QAM调制格式、子载波个数为256或512的系统,能较好补偿激光器的相位噪声,而且不会影响功率峰均比。

新型多载波光通信系统研究进展(特邀)

为了满足当前日益增长的通信容量需求,新型多载波光纤通信技术成为科研人员关注的焦点。文章回顾了近20年来传统正交频分复用(OFDM)在光纤通信领域的发展历程,梳理了近年来滤波器组多载波(FBMC)和通用滤波多载波(UFMC)在光纤通信领域的相关研究。自2016年以来,针对光通信中OFDM存在的问题,如:带外泄漏高、依赖循环前缀(CP),峰均功率比(PAPR)值过高和系统同步要求高等,国内外众多学者以新型多载波为突破口展开了研究。FBMC光通信具有旁瓣功率最低和频谱利用率高等特点,但是由于使用了偏移正交幅度调制(OQAM),对应的数字信号处理(DSP)算法需要针对虚部干扰重新设计。UFMC光通信具备强大的时间同步偏差容忍性,对频率偏移不敏感,可以复用OFDM的DSP算法,但也存在如何进一步抑制带外功率和降低计算复杂度等问题。最后,文章结合当前的研究现状,对下一代光纤通信系统的诉求提出了研究方向和建议。

基于SLIPT的水下自供电光通信系统设计

【目的】对水下通信系统的供电系统进行能量补充通常非常昂贵且不切实际,基于太阳能电池的水下同步光波信息和功率传输(SLIPT)通信系统可在通信的过程中同步完成能量的收集,是水下传感通信系统自供电强有力的解决方案。但商用硅太阳能电池通信带宽十分有限,且容易在水下光衰减效应时出现信噪比深衰落的现象。【方法】文章采用一种负偏压的太阳能电池光接收器方案,将硅太阳能电池的-3 dB带宽从420 kHz提高到768 kHz。对于水下环境中各种退化效应造成信噪比衰减的现象,采用了一种低峰均功率比(PAPR)的离散傅里叶变换扩展正交频分复用(DFT⁃S⁃OFDM)调制方案,抵消了系统中的深衰落现象。【结果】分别对比了不同浑浊度(吸收特性和散射特性)的水环境中的DFT⁃S⁃OFDM与OFDM调制系统的性能,扩频后的OFDM调制方案更具有鲁棒性。【结论】实验表明,在白光发光二极管(LED)连续照射3 h下,能量收集系统的电池总电力效率可提高1.87倍,实现了通信过程中的能量同步收集。

基于OFDM的自由空间光通信中LDPC码性能分析

自由空间光通信作为一种新型宽带无线接入方式备受关注,同时LDPC编码与OFDM调制也是无线通信中提升信息传输速率与可靠性的关键技术。为了分析LDPC码在自由空间OFDM光通信中的传输性能,从子载波调制方式、码长码率以及迭代次数等方面对系统进行建模仿真。

基于相干光正交频分复用的WDM传输系统及其性能分析(英文)

相干光正交频分复用(CO-OFDM)由于其良好的传输性能成为近年来光传输领域的研究热点,波分复用技术可以在光纤中通过增加并行波长的数量来提高系统的容量,将CO-OFDM和WDM技术结合,可以构造出高速率、大容量、低成本的光传输网络。首先对基于CO-OFDM的WDM传输系统的理论模型和基本原理进行了研究,对基于CO-OFDM的100Gb/s×32-信道WDM传输系统进行了仿真分析。并研究了该系统的传输性能。结果表明:在没有任何光纤的色散及非线性补偿的情况下,当信号速率为3.2 Tb/s时,系统Q因子高于16.0 dB,在标准单模光纤中的传输距离可达1500 km。

高速相干光正交频分复用系统实现方案研究

相干光正交频分复用系统(Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing,CO-OFDM)作为未来高速光通信的重要解决方案,是近年来光传输领域的研究热点。高速CO-OFDM系统需要较高带宽的模数/数模转换器(DAC/ADC),目前技术水平难以达到。改进了正交频带复用技术(Orthogonalband multiplexing,OBM)的光域实现方案;结合偏振复用技术和偏振分集接收,提出了基于OBM的100 Gb/s高速CO-OFDM系统;并对系统传输性能进行数字仿真。结果表明:基于OBM技术的MIMO CO-OFDM系统可有效降低对DAC/ADC的处理速度要求,在不需任何在线色散补偿和偏振控制器件条件下,通过单模光纤传输800 km,系统Q值保持在13 dB以上。

相干光正交频分复用系统偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)具有良好的色散抑制性能及简单有效的信号均衡算法,是近年来光传输领域的研究热点之一。偏振模色散严重影响高速传输,色散均衡复杂,计算负荷较大。文章介绍了一种基于偏振复用(Polarization Division Multiplexing,PDM)和偏振分集接收(Polarization Diversity Receiver,PDR)的CO-OFDM系统(MIMO CO-OFDM),可有效实抑制一阶PMD,并对系统信号传输机理及均衡算法以进行了数学分析。分析和仿真结果表明,在不需任何偏振控制器条件下,CO-OFDM系统可实现偏振光的不敏感接收,以10Gb/s的速率通过单模光纤传输800km,系统Q值保持在15dB以上。

基于MMSE光正交频分复用系统信道估计算法研究

由于自由空间光通信的信道是随机的大气信道,光信号在其中传播必然会受到灰尘、雨滴、雾等粒子散射的影响,为了提高系统抗噪声干扰能力,在原有LS信道估计算法的基础上,设计了基于MMSE算法的光正交频分复用系统信道估计流程,并通过MonteCarlo方法对其进行了仿真验证,结果表明MMSE信道估计算法可以很好地改善系统性能。

一种适用于正交频分复用通信系统的信道估计盲算法(英文)

提出了一种适用于正交频分复用 (OFDM)通信系统的信道估计盲算法 ,给出了该算法的理论基础和计算机仿真结果 .该算法以子空间方法为基础 ,并利用了 OFDM通信系统协议中的循环前缀信息 .该算法还考虑了现有 OFDM协议中的空闲子载波信息 ,并具有计算量相对较小。

基于多阶差分幅度相位调制的高阶光正交频分复用技术研究

在高阶光通信系统中,通常采用较复杂的信号补偿和均衡方法来恢复信号性能;通过增加导频信息及均衡阶数来提升系统性能,但是却忽略了算法的复杂度及信息的冗余度算法。针对此问题,本文在分析正交频分复用(OFDM)技术基本原理的基础上,提出了一种基于多阶差分幅度相位调制(m DAPSK)的高阶光正交频分复用通信方法;同时搭建了实验平台并进行了相关性能分析。由实验结果可知:由于m DAPSK调制信号具有差分特性,接收端不需要进行信道均衡处理,不仅可以提高信号频带利用率,而且可以降低设计复杂度;与采用信道均衡的QAM调制信号相比,不采用信道均衡的m DAPSK调制高阶光信号具有相当的误码性能及更好的抗非线性性能。

基于空间分集的水下可见光通信系统研究

随着世界经济的迅速发展和陆地可利用资源的快速消耗,人们越来越关注蕴含丰富资源的海洋区域,而对海洋资源的开发需要水下无线通信技术的支持。文章重点研究采用多入多出技术的水下可见光通信系统,充分利用了空间分集的优势。通过实验评估采用正交频分复用的可见光通信系统的误码率,包括单进多出、多进单出以及多进多出。实验结果显示,我们提出的系统配置通过改善误码率,确实能大大提升系统性能。

直调型正交频分复用多模光纤链路性能研究

正交频分复用(OFDM)技术可应用在多模光纤(MMF)通信系统中实现短距离高速信息传输。文章提出利用光学角谱法计算MMF模式色散,结合OFDM原理构建直接调制型MMF传输的理论模型,并且数值分析了传输速率和误码率(BER)等系统重要性能指标。计算结果表明,系统接收机BER为10-3时,对应同步光纤网络中的信号带宽标准OC-768(40 Gbit/s)信号,其传输距离可达2.5 km以上。

极化码在水下光通信系统中的应用研究

为了验证不同水质条件对水下光通信的影响,采用蒙特卡罗模拟算法模拟了水下光信道的离散冲激响应。在此基础上结合具有抗衰落优点的正交频分复用技术搭建了水下光通信系统,针对收发端已知信道状态信息前提下,采用16正交幅度调制方式,结合蒙特卡罗构造算法完成极化码的构造,译码端使用基于循环冗余校验辅助的串行抵消译码算法,设计并实现了基于正交频分复用技术的水下光通信系统中的极化码编译码方案。通过实验验证了不同水质条件下码长等参数对极化码性能的影响,证明了在高信噪比时,极化码相比同等码长的低密度奇偶校验码在不同水质下具有0.2 dB~0.6 dB左右的性能增益;随着水质环境越差,其渐进性能优势表现得越明显,且不会出现误码平层的问题。极化码的编码结构更加清晰简单,译码复杂度与低密度奇偶校验码相差不大,且在译码中不需要多次迭代。因此相比于其他编码方案,极化码具有较低的编译码复杂度,在水下光通信场景中具有很强的竞争力和应用潜力。

相干光正交频分复用系统中的一阶偏振模色散研究

相干光正交频分复用系统(Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing,CO-OFDM)以其较好的色散抑制性能和简单有效的信号处理技术,是近年来光传输领域的研究热点。对于高速CO-OFDM传输系统,偏振模色散(Polarization-mode-dispersion,PMD)带来OFDM信号展宽及输出偏振态的不同,严重影响系统传输性能。文章对一阶PDM影响下CO-OFDM系统(PMD-CO-OFDM)的数学模型和作用机理进行分析,并通过仿真加以验证。结果表明,一阶PMD效应对OFDM信号附加与子载波频率相关的余弦因子,降低系统传输性能,通过信道均衡可有效去除此影响;另外,PMD效应一定程度上减弱子载波相关性,可抑制系统光纤非线性效应,在不考虑色散条件下PMD-CO-OFDM系统以10Gb/s的速率在单模光纤传输240km,差分群时延为50ps时较30ps系统Q值提高约0.2dB。

安全增强型相干光正交频分复用/偏移正交幅度调制系统的混沌加密

与传统正交频分复用(OFDM)相比,正交频分复用/偏移正交幅度调制(OFDM/OQAM)系统将子栽波的正交条件从复数域变化到实数域,滤波器组的时频聚焦特性可以抑制符号间干扰和栽波间干扰。因此,相干光OFDM/OQAM可以去除插入在连续OFDM块之间的循环前缀,从而提高系统的频谱效率。近些年由于网络的快速发展和广泛应用,网络信息安全面临的干扰、物理基础设施攻击等威胁越来越严重。因此,提高系统安全性、保护传输信息变得尤为重要。由于混沌相关的遍历性、高随机性和对初始值的敏感性等特性,混沌加密具有较高的安全性和较低的实现复杂度。此外,由于OFDM中灵活的数字信号处理机制,混沌加密可以很容易地融入到OFDM和OFDM/OQAM系统中。以相干OFDM/OQAM系统为基础,利用混沌优点,提出了两种加密方法,分别是基于混沌交叉映射的混沌星座置乱方法(CCS)和基于布朗运动的星座置乱加密方法(BCS),对传输中的信息进行加密,从而保护信息,提高系统安全性。