论文研究-基于PPM调制技术的紫外光无线通信研究 .pdf

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基于PPM调制技术的紫外光无线通信研究,吴聚章,钟志,针对日盲紫外光无线通信特点,对使用脉冲位置调制(PPM)技术的直视紫外光无线通信系统性能进行了研究。对单脉冲位置调制(L-PPM)�
山国武花论文在丝 帧长度固定时,缩短光脉冲的宽度可以提高传信率,但光脉冲宽度已到达极限吋如果脉冲位 置之间允许重叠,就可拓展的调制信号集,从而提高传输效率,同时亡仍具有 的一些固有优点,如占空比低,解码容易等。当时隙频率固定时,由于 允许一个脉 冲宽度占据多个时隙位置,即两个相邻位置的脉冲有部分是重叠的,它比单脉冲位置调制的 光脉冲要宽,所以它的抗码间干扰性能更好。如果在每个数据帧前加入一定的保护时隙() 就可以避免相邻两个数据帧之间的前一脉冲对后一脉冲以及帧头脉冲对紧随其后的数椐帧 脉冲可能产生的码间干扰,克服了基带的漂栘。本研究采用的调制码型如图所示, 每个调制数据由固定的个保护时隙和个位置时隙组成,选取的脉冲可重叠系数 即用个时隙宽度的脉冲所在的位置来代表不同的信息。 数字光通信中,帧同步头的插入般有集中插入和分散插入两种方法。集中插入法乂称 连贯式插入法。这种方法是将标志数据帧开始位置的同步叻集中插入在·定数目数据帧前 头,使得接收时能够容易地立即捕获它达到帧同步的目的。分散插入法是将一种特殊的周期 性同步码元序列分散插入在数据帧序列中。本文采用了集中插入法在每十五个数据帧前插入 个宽度为个时隙的同步帧头。选取的帧头具有很好的自相关性,即其自相关函数值在 主瓣的值均远人于旁瓣的值,以便于设置同步帧头的判决门限。图为调制后的超帧结构, 两种调制的方式采用了相同的超帧结构,由一个同步帧头和十五个数据帧构成。图给出了 方式 实现的调制波形,其中信号为调制后的输出波形。在无线光通信大 气信道中,接收器接收到的脉冲前沿所在的位胃是相对不变,因此在解调过程中可以通过 利用接收到的脉冲前沿进行数字锁相,从而达到时隙同步。 同步帧头 个数据帧 数据数据数据 数据数据 个超帧构成 图3超帧结构 m30:031E dicto inset tre luru E.caa 多F 70000 图4调制数据仿真波形 通信系统设计与实验分析 通信系统总体设计 紫外光无线通信系统主要由发射端、大气无线信道、接收端三部分组成,本研究是在准 直视通信方式下进行的实验测试,图为实验原理系统框图。图为搭建的紫外光无线通信 硬件平台。发射端包括 调制、驱动电源、驱动电路三部分,接收端包括光电倍 增管、系统电源、信号处理电路、 解调四部分。 山国武技论文在丝 紫 入信息 调制 光源驱动电路 大气无线信道 输出信息 解调解码 信号处理电 探测器 图紫外光通信原理框图 驱动」 电路 光电倍 驱动电源 系统电源 凋制 信号处理 电路 解调 图紫外光通信硬件平台 紫外 是近几年研究出的新型紮外光源,二极管的结电容较小,开关速度快,可以 做到高速通信。另外,的体积很小,相对的输出光功率却比较大,驱动电路更加轻巧 简单,无疑是一神很具优势的通信光源。该光源非常适合应用于使携式、高传输速率的紫外 光通信收发设备。本文实验光源使用的是美国 公司生产的 系列紫外,工作波长为 最大光功率为微瓦,发散角为实验中 采用直流驱动单个紫外 发射功率调置在微瓦左右。 光电探测器是一种可以探测到空间中的光信号,并把它转换成相应电信号的器件。实验 使用的光探测器为日本滨松公司牛产的 侧窗型光电倍增管,它具有极高的增益和超 快的响应,其有效光敏面积为 ,光谱响应范围为 ,峰值响应波 长为 与发射光源相匹配,属于日盲区紫外波长。 实验结果与分析 使用搭建的紫外光通信硬件系统,在直视情况下,先后采用 的时隙频率对系统进行实验。实验环境为夜晩熄灯的教学楼走廊,避免了外界光可能产生的 干扰,从而弥补未使用紫外滤波片的不足。为了测试系统的误码率,实验测试方法是通过使 用产牛循环产生一组数据,再将数据调制后通过发射端发送出去,经过人气信道到达 接收端,再经过 解调后将接收数据通过 采数模块存储在计算机内,最后运用 软件对存储的数据进行误码率测试。图和图分别为 时隙频率 下得出的 误码率曲线。限」实验条件限制,在可测的距离内,时隙频率为 时两种调制方式的误码率均为零,这乜表明在通信速率较低的条件卜,两种方式都 具有较好的通信性能 山国武技论文在丝 1心 通信比离 更信地穹m 图时陈频率时误码率 图时隙频率时误码率 实验结果表明,时隙频率为 时,系统采用 调制方式时能够近米的无误 码通信,当通信距离超出这一值,误码率迅速上升;而采用重叠系数的 调制方 式时,通信距离在米时误码率仅为数量级,随着距离的增人,误码率増加的幅度较 要缓和许多。时隙频率为 时 无误码通信距离为米左右,而 能够达到近米的距离。从上述据实验结果可以看出,在相同时隙频率下,采用方 式在误码率方面明显优」采用方式。两种时隙频率卜, 数据传输速率分别为 和 完全可以满足语音通信频率的要求 结论 本文在介绍紫外光通信原理的棊础上,搭建了紫外光通信系统平台。针对单脉冲位置调 )方式在数字无线光通信中的不烂,选取添加七个保护时隙、可重叠系数 的可重叠脉冲位置调制()作为其加强肜式,在搭建的紫外光通信硬件平台进行了实 验比较。实验结果表明,选取的 不仅能够有效地降低系统误码率,还叫增大一定的 通信距离。本研究对 调制方式的可重叠系数与保护时隙个数的选取提供一定的参考 价值,也对紫外光无线通信调制方式的选取具有一定的指导意义 参考文献 陈君洪杨小丽非视线日盲紫夕通信的大气因素研究 激光杂志 赵太飞王小瑞柯熙政多 紫外光通信系统设计与性能分析红外与激光工程 许桂华紫外光通信现代通信 庞志勇朴大志邹传云光通信中几种调制方式的性能比较桂林电子业学院学报 何攀李晓毅侯倩等基于的紫外光通信调制方式硏究光通信技术 胡宗敏汤俊堆大气无线光通信系统屮数字脉冲间隔调制研究通信学报 山国武花论文在丝 徐智勇沈连丰汪井源等紫外散射通信实验系统及兵性能分析东南大学学报自然科学版

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