色、时域结合的多光谱混白光WDM-VLC系统

由于少有多基色的白光LED,传统波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)可见光通信(Visible Light Communication,VLC)系统仅拥有R、G、B三个通道。针对VLC中WDM技术的应用受到白光LED器件限制的问题,本文提出了一种多光谱混光通信方法。该方法根据LED光源颜色特性、多脉冲位置调制特点和混光方式,设计出针对各通道LED光源的多脉冲位置调光调制方案,将色域和时域统一,在多通道通信的同时实现白光输出。本文利用4种单色LED设计出多光谱混光通信验证系统。实验结果表明,系统在4路并行通信的同时,输出白光色温5 500 K,色差小于人眼分辨范围(CIE1976色坐标体系Δu′v′小于0.005),多光谱混光通信是可行的。

THMA-UWB系统性能分析与MATLAB仿真

通过分析了超宽带(ultra wideband)通信系统在多用户干扰和加性白噪声条件下的相干解调软判决的性能,给出了THMA-UWB在准高斯近似假设下的误码率求解公式,从而在系统设计时能更加容易地估计系统的性能。使用MATLAB软件在不同用户数下进行计算和仿真,得到性能曲线。得出在较多用户数时,理论计算和仿真基本一致的结论。

CPPM-UWB系统Rake接收机性能分析

针对传统CPPM-UWB系统中混沌序列可能丧失混沌特性的弊端,设计一种改进的混沌脉冲位置调制信号结构。基于无码间干扰的超宽带系统,分析了改进的混沌脉冲位置调制信号在IEEE UWB室内多径信道模型下的接收机性能,在室内多径环境下对不同Rake接收机的误码率进行了仿真。计算机仿真表明,比特的脉冲数量、接收机与发射机的距离、脉冲的重复周期的选取对系统的性能影响较大。在室内多径环境中,CM1信道下的Rake接收机性能最好,理想Rake接收机性能最优,但其系统也最复杂。SRake接收机的性能优于PRake接收机,但SRake接收机的复杂性高于PRake接收机。SRake和PRake接收机的性能随着叉指数目(即接收机分辨出的多径分量数目)的增加有明显改善。

基于深度学习的空间脉冲位置调制多分类检测器

为有效避免最大似然(ML)检测复杂的计算过程,根据空间脉冲位置调制(SPPM)信号的特点,将深度神经网络(DNN)与分步检测相结合,提出了一种基于深度学习的SPPM多分类检测器。在该检测器中,利用DNN建立接收信号与PPM符号间的非线性关系,并以此为准则完成在线接收PPM符号的检测,从而有效避免了对PPM符号的穷搜索检测过程。结果表明,采用本文检测器后,SPPM系统在大幅降低检测复杂度的前提下,取得了近似最优的误比特性能,同时还克服了K均值聚类(KMC)分步分类检测所出现的错误平台效应。当PPM阶数为64时,本文方法较ML检测和线性均衡DNN检测器的计算复杂度分别降低了约95.45%、33.54%。

结合脉冲位置调制的正交多用户混沌通信系统

提出一种基于Walsh码序列的脉冲位置调制差分混沌键控通信系统(A Pulse Position Modulated Differential Chaotic Keying Communication System Based on Walsh Code Sequences,PPM-DCSK-WC)。利用Walsh码的正交性实现多用户传输,避免了用户间干扰对系统误码性能产生影响,提高系统的数据安全性,也大大提升了系统的传输速率,同时也具备了脉冲位置调制差分混沌键控通信系统(PPM-DCSK)的误码率性能优势。仿真结果表明,在多径瑞利衰落信道上,当误码率水平为10^(-3)时,PPM-DCSK-WC多用户方案的误码率比传统多用户方案提高了4 dB,在高时延扩展信道上性能增益更是能达到6 dB。该系统被认为是一种优秀的多用户短距离无线通信系统。

等重码构建的多脉冲位置调制UWB通信系统

在已有的单脉冲位置调制的基础上,利用等重码构建了一种多脉冲位置调制的UWB跳时调制方案;并对其AWGN下的信道容量、误码率等性能指标进行了理论分析。数值结果表明,在满足一定的条件下,MPPM能以较低的接收机复杂度在数据容量、误码率等指标上获得比相应的脉冲位置调制及脉冲幅度调制更高的性能,可以作为UWB高速通信应用的一个很好的备选调制方案。

一种新型的自由空间光通信调制方式

针对脉冲位置调制(PPM)和差分脉冲位置调制(DPPM)等方法存在的问题,提出了一种新的双宽度多脉冲位置调制(DDMPPM)。给出了相应的编码结构,分析了传输容量、带宽需求和平均功率效率,研究了弱湍流信道模型下的差错性能,并与开关键控(OOK)、脉冲位置调制(PPM)、多脉冲位置调制(MPPM)、脉冲宽度调制(PWM)和差分脉冲位置调制(DPPM)等调制方式进行了比较。理论分析和仿真结果表明,DDMPPM的误包率与MPPM相近,劣于PPM和DPPM,但明显优于OOK和PWM,而且比PPM和PWM具有更高的带宽效率和传输容量;另外DDMPPM与PPM和MPPM一样,符号长度固定,不会引起调制器等待或缓冲器溢出等问题,同时增加了内置符号同步能力,简化了接收机的设计,因而在自由空间光通信网络中将具有一定的应用前景。

激光通信系统中多脉冲位置调制帧同步的实现

为了解决激光通信中符号同步传输效率低问题,采用了超帧同步取代符号同步方法。在分析多脉冲位置调制码型和帧长的特点基础上,详细分析了不同的组合巴克码做多脉冲位置调制超帧同步码的方法,计算了不同长度帧的同步码长度。仿真结果表明,这种方法能实现二进制数据的正确解调。该研究结果对提高激光通信同步性能具有一定的理论参考价值。

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。

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。

智能交通中新型可见光通信系统性能研究

在智能交通工程的光通信系统中,为了提高带宽、功率利用率和信道容量,将多脉冲位置调制(MPPM)应用于LED交通灯与车辆间的可见光通信系统。分析比较了MPPM在几种典型天气条件下系统的接收机信噪比。同时,在同一天气条件下,对分别采用MPPM等多种调制方式的系统接收机信噪比也进行了比较。仿真结果表明:在同一调制方式下,与晴天相比,系统在雾天时信噪比最低,其次是干雪天,雨天和湿雪天信噪比下降得最少,且相差不多;在同一天气下,采用MPPM的系统信噪比高于采用开关键控(OOK)和单脉冲位置调制(PPM)的系统信噪比。对MPPM和OOK进行了试验验证,试验结果与理论仿真相符。

一种二脉冲的MPPM编码映射方法研究

提出了一种新的二脉冲的MPPM编码映射方法。该方法用于实现输入二进制比特流与多脉冲位置调制(MPPM)符号之间的转换。用Verilog硬件描述语言完成了编码器的设计工作。与目前普遍应用的列表法和星座图法比较,表明该方法具有应用灵活、计算量小、易于实现的特点。

无背景噪声下的光MPPM信道容量分析

基于多脉冲位置调制(MPPM)在无背景噪声下的信道模型,根据信息理论,推导了有保护时段的光MPPM信道容量的表达式,在此基础上又推出了MPPM的信息传输速率和容量能量效率的表达式。分析并比较了MPPM和PPM的信道容量、信息传输速率以及信道容量能量效率。仿真结果表明,在对光脉冲功率、系统带宽倒数、单个脉冲所含光子数等参数进行适当的选取以后,MPPM在信道容量方面的特性优于PPM。

大气激光通信中的多层空间脉冲位置幅度调制

针对现有光空间脉冲位置调制频谱效率低、激光器利用率不高等问题,将分层技术与空间脉冲位置幅度调制相结合,提出了一种适合于大气激光通信的多层空间脉冲位置幅度调制方案.通过额外增加少量几个激光器构成多层结构,并通过脉冲位置幅度调制中的脉冲位置携带比特信息,不同层通过脉冲幅度得到区分.介绍了系统中层映射、空间脉冲位置幅度映射及其逆映射的原理,并推导出该方案的误码率表达式.利用蒙特卡洛仿真方法进一步验证了该方案的正确性,并与传统空间调制系统的性能进行了对比.结果表明:与传统光空间调制系统相比,所提方案提高了系统的频谱效率,且所用激光器数目更少.在传输比特相同的条件下,相对于(32,4,128)-空间脉冲位置调制系统,(9,4,8,2)-多层空间脉冲位置幅度调制系统的频谱效率提高了16倍,当误码率为10-3时,其信噪比改善了约1dB,且所用激光器数目不到前者的1/3.其中,括号中的参数分别表示激光器数目、探测器数目、采用调制方式的阶数及层数,层数为1时忽略.

无串扰超声测距系统编码激励序列优化与分析

为消除串扰,采用混沌脉冲位置调制(CPPM)构造每个超声换能器的编码激励发射序列,相关分析法被用于识别回声序列。回声序列的相关特性决定超声测距的准确性和精度,回声序列的能量影响超声测距的最远可测距离。为使回声序列的相关特性和能量最优,采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)优化了CP-PM发射序列。用小波变换分析了优化后发射序列及回声序列的特点,得到了影响回声序列相关特性和能量的因素。该法在两路Polaroid 600系列静电超声换能器测距系统中获得了验证。

基于RMC的海上风电多端高压直流输电研究

针对海上风电高压直流传输效率和可靠性不高的问题,把精简矩阵变换器(reduced matrix converter,RMC)应用到海上风力发电系统中,深入分析了RMC换流器拓扑及其双极性空间矢量调制策略。为了提高海上风电高压直流输电系统在岸上交流电网电压跌落等故障情况下的持续运行能力,提出了基于RMC换流器的海上风电多端口高压直流输电系统(MTDC,multi-terminal high voltage direct current)拓扑,分析了RMC换流器、岸上VSC换流器、超级电容器储能3个端口之间的协调控制策略,通过超级电容器储能实现了系统的功率平衡控制,提高了系统的低电压穿越能力。文章对一个三端口RMC-MTDC进行了Matlab仿真,实验结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。

时钟抖动对水下激光MPPM通信的误码影响分析

多脉冲位置调制(multi-pulse position modulation,MPPM)与脉冲位置调制相比具有能量信息效率高和带宽低的优点,是水下激光通信中一种有效的通信方式。为了研究时钟抖动对激光水下多脉冲位置调制通信的误码影响,在分析 MPPM 时钟抖动时的性能的基础上,通过理论计算提出了 MPPM 最小误比特率的映射列表的方法,分析并仿真了 MP—PM 使用二进制码和格雷码两种编码方式的误比特率。结果表明,在相同的传输带宽和传输速率下,使用格雷码编码的MPPM 误码性能优于二进制编码,且 MPPM 的性能优于脉冲位置调制,误比特率降低约2.4dB。该研究结果对提高水下激光通信性能具有一定的理论参考价值。

多址干扰抑制混沌超宽带脉冲设计

针对超宽带多址干扰问题,采用高斯7阶导脉冲作为UWB原始脉冲,使用厄米特矩阵特征向量分解算法设计UWB正交脉冲序列,采用Logistic混沌序列作为跳时码进行混沌跳时-脉位调制,生成混沌超宽带脉冲,从而达到抑制多址干扰的目的。最后,分析CTH-PPM UWB系统的抗多址干扰性能。仿真结果表明CTH-PPM UWB系统抗多址干扰性能明显优于TH-PPM UWB系统,具有更强的抗多址干扰能力。

一种基于RS码和MPPM的新型大气激光通信系统

为了进一步改善大气激光通信系统的性能,将具有强纠错能力的RS码和具有更强的传信能力和更高的带宽利用率的三脉冲的多脉冲位置调制(MPPM)技术引入了系统。实现了一种新型的大气激光通信系统,即基于RS码和MPPM的大气激光通信系统。实验结果表明,用FPGA实现的这种新型系统能够正确地完成二进制信息的传送。

深空光通信中抗时延抖动的MPPM星座映射方案

针对深空光通信中现有的多脉冲位置调制(MPPM)方案存在星座点利用率较低及位置选择有待优化的问题,通过比较不同的MPPM方案星座点间的平均汉明距离及信号脉冲位于相邻时隙的概率,提出一种抗时延抖动能力更强的MPPM星座映射方案。基于现有的串行级联脉冲位置调制(SCPPM)译码算法,推导了串行级联MPPM(SCMPPM)迭代译码算法。仿真结果表明:该方案的性能比现有方案更优,不仅能够使通信系统保持较高的信息传输速率,还可以降低MPPM星座点间符号串扰(ISI)及时隙串扰(ITI)的概率,提高通信系统抗时延抖动的能力。