【摘要】：近地湍流信道無線光通信技術(shù)由于激光具有高指向性高頻率等特性,具備大容量,高保密,電磁兼容性好等優(yōu)點,是目前國內(nèi)外無線通信領(lǐng)域的研究前沿和熱點。大氣湍流引起的光強閃爍、信道多徑串?dāng)_和相位畸變等效應(yīng)會嚴(yán)重影響近地湍流無線光通信鏈路性能。如何抑制上述效應(yīng)對通信鏈路性能的影響,是近地湍流無線光通信研究的重點,信道均衡技術(shù)具有極高的研究價值。論文開展了通信并行均衡技術(shù)的研究,研究目的是緩解或抑制由于碼間干擾對通信接收性能的影響,保障近地湍流信道無線光通信鏈路的性能。論文主要研究內(nèi)容如下:1)開展了近地湍流信道激光大氣傳輸理論分析,分析了在不同大氣湍流條件下信道的光強閃爍的隨機分布模型和概率密度函數(shù),對比了弱湍流條件下的對數(shù)正態(tài)分布模型和在中強湍流條件下的gamma-gamma分布模型以及在強湍流條件下的負(fù)指數(shù)模型的異同,計算出了不同湍流強度下的光強閃爍概率分布。針對不同因素導(dǎo)致的信道串?dāng)_效應(yīng),完成了常規(guī)線性信道、非線性volterra信道以及復(fù)合信道的建模。2)針對近地湍流信道高碼率無線光通信的特點,結(jié)合論文研究所提出的快速收斂及低穩(wěn)態(tài)殘差的均衡技術(shù)要求,提出并完成了基于RNN(Recurrent Neural Network:RNN)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的信道均衡方案設(shè)計,開展了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各主要功能部分對均衡性能影響的分析,詳細(xì)分析了各種不同激活函數(shù),誤差代價函數(shù),學(xué)習(xí)算法對均衡器性能的影響,給出了一種在近地湍流無線光通信信道中實現(xiàn)高速收斂和低穩(wěn)態(tài)殘差的自適應(yīng)均衡器設(shè)計方案。3)仿真驗證了論文提出的均衡設(shè)計方案在多種信道中應(yīng)用的可行性和有效性。仿真結(jié)果表明:論文提出的均衡設(shè)計方案在長程小衰落、短程大衰落線性信道,volterra非線性信道,線性-非線性復(fù)合信道中具有可行性和有效性。在論文仿真輸入條件下,相對傳統(tǒng)LMS算法,基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的均衡方案具有收斂速度快,穩(wěn)態(tài)誤差小的性能優(yōu)勢。4)研制了基于FPGA的均衡模塊,搭建了實驗驗證測試平臺,開展了實驗驗證,驗證了方案的可行性和有效性。針對FPGA的結(jié)構(gòu)特點和高速數(shù)據(jù)流的并行處理需求,給出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均衡器并行架構(gòu)的實現(xiàn)方案,完成了神經(jīng)元、激活函數(shù)、學(xué)習(xí)算法、誤差代價函數(shù)等功能模塊的硬件設(shè)計及實現(xiàn),優(yōu)化了前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方案。實驗驗證測試結(jié)果表明:在近地弱湍信道條件下,論文所設(shè)計的均衡方案實現(xiàn)了論文研究目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP183;TN929.1
【圖文】：

逡逑幾何誤差的示意圖如圖２－４所示，Ｄｙ表示發(fā)射機的光學(xué)天線的主鏡光學(xué)孔徑，逡逑表示接收機的光學(xué)天線的主鏡光學(xué)孔徑，０７表示激光光束的光束發(fā)散角，Ｌ表逡逑示光束傳輸距離，則接收機所接收到的光功率可以由式２－２表示［５３］：逡逑ＰＲ＝，邋＾邐（２－２）逡逑（Ｄｔ＋９ｔＬ）－逡逑其中ＰＲ是接收機接收的光功率，ＰＴ是發(fā)射機的發(fā)射光功率。逡逑邐＾一一－一一ｊ邐逡逑出瞳天線邐光束邐入瞳天線逡逑圖２－４幾何損失導(dǎo)致的路徑損失模型逡逑另一方面，大氣中的懸浮顆粒和氣溶膠等微粒對光信號的散射和衍射效應(yīng)導(dǎo)逡逑致的損耗和吸收可以用Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ定律來描述。由于大氣吸收和散射導(dǎo)逡逑致的光在傳輸主軸方向上的能量損失的計算模型［５５］為：逡逑Ｔｊ邋＝邋ｅ＿ａ（[玨危ǎ玻常╁義仙鮮街校既耄┍硎鏡氖且桓鲇氬ǔぃ料喙氐南庀凳�，传输距离Ｌ与消光系数的乘辶x匣懷莆庋疃齲庀凳饕晌障凳澈蛻⑸湎凳櫻嶗淳齠ǎ潯澩镥義鮮轎哄義希幔ǎ粒粒徨澹櫻玨危ǎ玻矗╁義隙⑸湎凳臀障凳饕怯傻鋇氐鈉筇跫齠ǖ

本文編號：2719924