【摘要】：近地湍流信道無(wú)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(diǎn),是目前國(guó)內(nèi)外無(wú)線通信領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)。大氣湍流引起的光強(qiáng)閃爍、信道多徑串?dāng)_和相位畸變等效應(yīng)會(huì)嚴(yán)重影響近地湍流無(wú)線光通信鏈路性能。如何抑制上述效應(yīng)對(duì)通信鏈路性能的影響,是近地湍流無(wú)線光通信研究的重點(diǎn),信道均衡技術(shù)具有極高的研究?jī)r(jià)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(duì)通信接收性能的影響,保障近地湍流信道無(wú)線光通信鏈路的性能。論文主要研究?jī)?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(qiáng)閃爍的隨機(jī)分布模型和概率密度函數(shù),對(duì)比了弱湍流條件下的對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型和在中強(qiáng)湍流條件下的gamma-gamma分布模型以及在強(qiáng)湍流條件下的負(fù)指數(shù)模型的異同,計(jì)算出了不同湍流強(qiáng)度下的光強(qiáng)閃爍概率分布。針對(duì)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(duì)近地湍流信道高碼率無(wú)線光通信的特點(diǎn),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(jì),開展了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各主要功能部分對(duì)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(jià)函數(shù),學(xué)習(xí)算法對(duì)均衡器性能的影響,給出了一種在近地湍流無(wú)線光通信信道中實(shí)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(jì)方案。3)仿真驗(yàn)證了論文提出的均衡設(shè)計(jì)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(jì)方案在長(zhǎng)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(duì)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(shì)。4)研制了基于FPGA的均衡模塊,搭建了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái),開展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證了方案的可行性和有效性。針對(duì)FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shí)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(jià)函數(shù)等功能模塊的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn),優(yōu)化了前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方案。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果表明:在近地弱湍信道條件下,論文所設(shè)計(jì)的均衡方案實(shí)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(jī)的光學(xué)天線的主鏡光學(xué)孔徑，逡逑表示接收機(jī)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(jī)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(jī)接收的光功率，ＰＴ是發(fā)射機(jī)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(duì)光信號(hào)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(jì)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�，茲惋辶x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(hào)：2719924