Chaotic pulse position modulation ultra-wideband system based on particle filtering

Traditional chaotic pulse position modulation(CPPM)system has many drawbacks.It introduces delay into the feedback loop,which will lead to divergence of chaotic map easily.The wrong decision of data will cause error propagation.Mismatch of parameters and synchronization error between the receiver and transmitter will arouse high bit error rate.To solve these problems,a demodulation algorithm of CPPM based on particle filtering is proposed.According to the mathematical model of the system,it tracks the real signal by online separation in demodulation.Simulation results show that the proposed method can track the true signal better than the traditional CPPM scheme.What's more,it has good synchronization robustness,reduced error propagation by wrong decision and low bit error rate.

Ultra-low power anti-crosstalk collision avoidance light detection and ranging using chaotic pulse position modulation approach

A novel concept of collision avoidance single-photon light detection and ranging（LIDAR） for vehicles has been demonstrated, in which chaotic pulse position modulation is applied on the transmitted laser pulses for robust anti-crosstalk purposes. Besides, single-photon detectors（SPD） and time correlated single photon counting techniques are adapted, to sense the ultra-low power used for the consideration of compact structure and eye safety. Parameters including pulse rate, discrimination threshold, and number of accumulated pulses have been thoroughly analyzed based on the detection requirements, resulting in specified receiver operating characteristics curves. Both simulation and indoor experiments were performed to verify the excellent anti-crosstalk capability of the presented collision avoidance LIDAR despite ultra-low transmitting power.

基于DPPM的激光雷达通信测距一体化方案

针对激光雷达系统建设成本高和测量精度低的问题,提出了一种基于差分脉冲位置调制(DPPM)的激光雷达通信测距一体化方案。该方案通过使用DPPM的不同脉冲时隙位置来表示通信和测距帧信息。接收机可以根据脉冲时隙位置解调出通信信号,并通过飞行时间测距模块实现测距功能。此外,为了应对回波信号的低信噪比(SNR)问题,使用脉冲累加算法对回波信号进行组帧处理以提高回波信号的SNR。最终,通过现场可编程门阵列(FPGA)搭建了该通信测距一体化系统并进行了测试。实验结果表明:该系统不仅能在300 cm的范围内实现平均测距误差为±2.04 cm的测距功能,而且还能同时达到5 Mb/s的通信速率。

PPM伪随机码及其应用

提出一种产生伪随机PPM信号的方法 ,并利用产生的伪随机PPM信号调制伪随机码获取PPM伪随机码。推导了PPM伪随机码的自相关函数和功率谱 ,并结合图形分析了它们的特点。

无线光通信中的PPM调制

本文对 3种脉冲位置调制 (PPM)进行了分析 ,并将它们与OOK调制作了比较。对比了它们在无线光通信中应用中的优缺点 ,并提出了对单脉冲PPM调制的 2种判决方法。

基于大气光通信偏振PPM的误码率研究

大气光通信误码特性的研究是激光通信系统开发和应用中的关键问题。为了减小在大气光通信PPM调制过程中引起的误码率,提出了一种基于空间光偏振的PPM调制方式。在该调制方式中,信道噪声和探测器噪声是影响误码率的主要因素。利用信道噪声和探测器噪声的特点,本文讨论了探测门限判决和信道偏振角度解调对自由空间光通信系统性能的影响,建立了系统误码率的数学模型,并进行数值仿真。仿真结果表明,当信噪比为0～20 dB时,探测门限判决引起的系统误码率随着信噪比的增大由10°下降到10^(-7),门限阈值为1/2时误码率最低;当探测器噪声功率为10～-20 dBm时,偏振角度解调引起的系统误码率随着探测器噪声功率的降低而降低;在相同噪声功率下,偏振角0°时误码率最高,偏振角90°时误码率最低。

脉冲超宽带TH-PPM多址通信的误比特率计算方法

简单地给出了脉冲超宽带(IR-UWB)TH-PPM多址通信方式在信道加性白高斯噪声(AWGN)与多址用户干扰高斯近似条件下的误比特率推导过程。从接收端相关检测时多址用户信号与本地模板信号相互作用产生误相关输出的平均出发,假定多址用户干扰是零均值的高斯过程,分析计算多用户干扰的方差,通过数值计算与系统仿真比较了所得到的结果。

脉冲式光纤激光器L-PPM调制速率的研究

针对因脉冲式光纤激光器的重复频率较低而无法进行高速率发射传输的问题,本文通过对脉冲式光纤激光器的L-PPM调制进行研究,找出一种可以有效提高脉冲式光纤激光器调制速率的方法。通过对能够影响到PPM调制速率的各种参数进行分析,找出一组最佳的参数进行实验。实验结果表明,L-PPM调制方式可以将重复频率为200K的脉冲式光纤激光器的传输速率提高到1.387Mbps。研究结果有利于脉冲式光纤激光器在通信中的应用。

PSK/PPM组合信号

从强探测、高分辨、低截获和抗干扰角度出发,探索了一种相移键控(PSK)信号和脉冲位置调制(PPM)信号组合而成一种新的雷达信号PSK/PPM,给出了波形构造,推导了它的模糊函数。理论分析和大量的计算模拟表明组合信号具有大时宽带宽积(BT),BT相对于单一单制信号PPM提高Q倍,相对于PSK提高M倍,信号更具复杂性,且易于产生。

PPM技术在UWB通信系统中的应用

UWB(Ultra Wide-Band)无线通信技术是一种基于直接发射窄脉冲的新技术,因其具有低功耗、良好的抗干扰和抗多径能力、穿透性能好等特点,特别适用于隐藏动目标检测和近距离数据传输,具有广泛的应用前景。对比超宽带多种调制解调方式,选取了脉冲位置调制。介绍了使用Verilog语言,在FPGA上实现PPM(Pulse Position Modulation)调制解调器,实现了对UWB窄脉冲的基带调制。

TH-PPM-UWB的RAKE误码率分析

UW B信号在密集室内信道中存在严重的多径衰落。利用IEEE 802.15.3a标准信道模型,研究分析了不同R ake接收对系统性能的影响,对TH-PPM-UW B系统在标准信道模型下接收端分别采用AR ake、SR ake和PR ake接收的误码率进行了仿真比较。结果表明采用SR ake易于实现且可以有效降低误码率、提高系统性能。

一种基于PPM的LDPC编译码方案

该文基于LDPC码和PPM调制方式构造了一种适用于UWB无线通信系统的低码率的编译码方案LDPC-PPM。本方案在保证系统性能的前提下,通过改变编码比特到调制符号的映射方式,不但避免了一般编码调制系统中译码和解调之间的迭代运算,而且可以应用快速Hadamard变换(FHT)和基于FHT的后验概率译码(APP-FHT)来进一步降低接收端的译码复杂度。可以证明,该方案等价于BPSK调制下的低码率的LDPC-Hadamard码。仿真结果表明,在信息比特长度是65536,该方案可以在-1.18dB处达到误比特率为10-5的性能,仅比采用BPSK调制的Turbo-Hadamard码差0.02dB。

光PPM通信的Turbo编解码及性能研究

介绍了Turbo码编码／解码概念,在对Turbo码译码器的结构及译码算法分析的基础上,以256时隙的PPM为例来对Turbo码的译码算法进行了推导,对没有采用纠错编码和采用了1／3码率Turbo码的光PPM系统的误码率(BER)进行仿真后的性能曲线比较,证明采用Turbo码的PPM系统性能远远优于未加纠错编码时的系统性能,Turbo码PPM系统的性能得到明显改善。

紫外激光通信L-PPM调制分析

基于紫外光大气散射模型,分析了不同条件下L-PPM(单脉冲位置调制)最佳调制位数的选取,并对三种L-PPM激光脉冲下的数据传输进行仿真。结果表明:L-PPM最佳调制位数随通信距离和光源重复频率的增大而减小,高速通信中调制位数取4～8位;通信距离较小时,激光脉宽影响较大,当距离大于1.2km时,数据传输几乎不受激光脉宽的影响。

光PPM通信的卷积码编码性能分析

介绍Turbo码编码及译码概念,在对Turbo码编译码器结构的及算法的分析基础上,对泊松信道及PPM后验概率似然比的算法进行了推导,并就码率为1/2的Turbo码的光PPM系统与SCPPM系统的误码率(BER)进行了仿真比较,并且通过不同迭代次数就Turbo码的光PPM系统进行了仿真分析,证明了SCPPM的性能要略优于Turbo码的PPM系统,PPM通信系统中合理引入卷积码,可以大大改善系统性能。

Gamma-Gamma模型下采用PPM调制的MIMO-FSO系统误时隙率分析

分析了在Gamma-Gamma分布下基于脉冲位置调制(pulse position modulation,PPM)方式的多输入输出自由空间光学(multiple input multiple output free space optics,MIMO-FSO)通信系统模型。首先推导了单输入单输出(single input single output,SISO)-PPM系统的误时隙率(slot error rate,SER)计算公式,以此作为参考,在独立同分布和独立分布参数不同情况下,分别推导出MISO-PPM、SIMO-PPM和MIMO-PPM系统的平均SER计算公式,并用数值仿真的方法,分析了它们的平均SER性能。仿真结果表明,在Gamma-Gamma分布模型下,采用多发多收的方法确实能有效提高FSO系统的平均SER性能,如在误时隙率为10-4时,M=2、N=2的MIMO-PPM系统在信道分布参数相同和不同时,与SISO-PPM相比,分别能节省信噪比50dB和65dB左右。实际应用中,M和N分别取3或4就基本足够,对无线光通信系统的理论分析和系统设计具有一定的指导意义。

OWC中DPPM调制解调技术研究

调制解调技术一直是光无线通信(OWC)领域中的研究热点之一。较之脉冲位置调制(PPM),差分脉冲位置调制(DPPM)是一种光功率利用率和带宽利用率都较高的调制方式。本文对PPM调制和DPPM调制进行了比较分析,提出了基于FPGA的DPPM调制解调系统的设计方案。硬件仿真结果表明,该系统性能稳定,可以应用到光无线通信系统中。

基于K均值聚类的SPPM分步分类检测算法

针对空间脉冲位置调制系统中采用最大似然检测算法时存在计算复杂度高的问题,依据空间脉冲位置调制信号矩阵的特点,提出了一种基于K均值聚类的分步分类检测算法。首先,采用基于信号向量检测算法完成训练样本中光源索引号的检测,利用K均值聚类算法对训练样本进行离线训练得到其质心与调制符号间的映射关系。然后,以该映射关系为准则完成在线调制符号的实时检测,以穷搜索方式检测出光源索引号。最后,采用蒙特卡罗方法研究了聚类数目、初始化次数等关键参数对系统误比特率性能的影响。仿真结果表明,所提算法能够取得近似最大似然算法的误比特率性能,同时大幅度降低了信号检测的计算复杂度。与线性译码算法相比,所提算法还可适用于探测器数目小于光源数目的通信场景。

抗多普勒效应FRFT-PPM水声通信技术

针对现有水声通信系统抗干扰性能不佳和易受多普勒效应影响的问题,提出了基于分数阶Fourier变换的脉冲位置调制(fractional Fourier transform-pulse position modulation,FRFT-PPM)的水声通信系统方案及分数阶域多普勒效应补偿方法。FRFT-PPM水声通信系统采用线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号作为通信载波,借用PPM原理将信息调制到分数阶域脉冲位置中进行传输,具有通信速率可调,最高可达1.6kbit/s,抗噪声干扰能力强的优点。根据LFM信号较大多普勒容限和分数阶Fourier变换尺度变换特性,采用分数阶域分数阶域峰值位置补偿来抑制相对运动产生的多普勒效应。通过大量计算机仿真和湖试试验,验证了FRFT-PPM通信系统及分数阶域多普勒效应补偿算法的有效性与可行性。

大气激光通信中三脉冲的MPPM编译码系统的实现

为了解决大气激光通信中单脉冲位置调制(PPM)的传输带宽扩张的问题,分析了多脉冲位置调制(MPPM)的传信能力、传输效率、带宽利用率等性能参数。发现三脉冲的MPPM在传信能力、带宽利用率较PPM和二脉冲的MPPM有很大优势。设计并实现了一种新的编译码系统,即三脉冲的MPPM编译码系统。实验结果表明,用FPGA实现的三脉冲的MPPM编译码系统能够正确地完成输入二进制信息的编译码。