本文關(guān)鍵詞：自由空間光通信多維混合調(diào)制技術(shù)研究

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【摘要】：自由空間光(Free space optical,FSO)通信是無線光通信的一種,利用激光信號在大氣信道中傳輸信息。FSO系統(tǒng)具有高帶寬、高保密性、無電磁干擾、不需頻率許可證等優(yōu)點。FSO既可以作為現(xiàn)代無線通信網(wǎng)絡(luò)的有效補充,解決無線通信最后一公里的問題,也可以用來組建高性能的核心網(wǎng)。FSO是下一代超高速無線通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。大氣湍流信道帶來的干擾問題是FSO系統(tǒng)的研究和應用所面臨的主要挑戰(zhàn),惡劣天氣的影響和光強閃爍效應使得FSO通信系統(tǒng)的傳輸性能嚴重降低。目前存在多種FSO系統(tǒng)抗大氣湍流干擾技術(shù),高級調(diào)制編碼技術(shù)是能夠提高FSO通信系統(tǒng)傳輸性能的最基本方法。近年來,研究者在光通信系統(tǒng)中提出多維混合調(diào)制技術(shù),通過聯(lián)合使用多種傳統(tǒng)調(diào)制方式對激光載波的多個維度的自由度進行聯(lián)合調(diào)制,從而提高系統(tǒng)帶寬使用效率并降低誤碼率,提高光通信系統(tǒng)性能。本文結(jié)合偏振分解復用(PDM)、四進制相移鍵控(QPSK)和多脈沖脈沖位置調(diào)制(MPPM)提出PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制,給出FSO系統(tǒng)中的發(fā)射接收端的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)模型,理論分析了其帶寬使用效率和誤碼性能,推導出在Gamma-Gamma大氣湍流信道模型下的誤碼率(BER)和誤符號率(SER)表達式。在數(shù)值分析中,將PDM-QPSK-MPPM調(diào)制與傳統(tǒng)調(diào)制方式BPSK和MPPM的BER和SER分別進行比較,能夠看出所提出的PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制具有更高的帶寬效率和可靠性。另外,與其它兩種混合調(diào)制方式PQP和POLMUX-QPSK相比,PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制具有靈活可調(diào)的優(yōu)點,可以通過調(diào)整單位符號周期內(nèi)發(fā)送的有效脈沖數(shù)對系統(tǒng)的帶寬效率和BER進行有效折衷。因此PDM-QPSK-MPPM在FSO自適應傳輸系統(tǒng)中具有一定的應用空間,能夠在信道情況變化的情況下自適應調(diào)節(jié)傳輸速率保持預定的誤碼性能。在PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制的概念基礎(chǔ)上,為了進一步改善系統(tǒng)復雜度,本文又提出了PDM-DPSK-MPPM多維混合調(diào)制方案,理論推導出其BER上限和下限表達式。在PDM-DPSK-MPPM調(diào)制中,使用基于馬赫曾德干涉儀解調(diào)器的差分相移鍵控,省去了相干檢測中必須使用的本地激光載波器和鎖相環(huán)電路,降低了系統(tǒng)復雜度,提高了在FSO系統(tǒng)中的實用性。數(shù)值分析結(jié)果表明,PDM-DPSK-MPPM調(diào)制的誤碼性能雖然相比于相干解調(diào)的PDM-QPSK-MPPM有所下降;但是比傳統(tǒng)調(diào)制方式MPPM和BPSK具有更好的誤碼性能和抗大氣干擾能力。
【關(guān)鍵詞】：自由空間光通信 多維混合調(diào)制 大氣湍流信道 Gamma-Gamma分布 誤碼率
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文主要工作與結(jié)構(gòu)安排12-15
• 第2章 FSO系統(tǒng)介紹及相關(guān)調(diào)制技術(shù)概述15-27
• 2.1 FSO系統(tǒng)簡介15-16
• 2.2 大氣湍流信道模型16-18
• 2.3 FSO系統(tǒng)傳統(tǒng)調(diào)制技術(shù)18-23
• 2.4 光偏振分解復用技術(shù)23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制27-47
• 3.1 PDM-QPSK-MPPM多維混合調(diào)制方案27-30
• 3.1.1 PDM-QPSK-MPPM調(diào)制27-28
• 3.1.2 發(fā)射接收端系統(tǒng)模型28-29
• 3.1.3 大氣湍流信道模型29-30
• 3.2 PDM-QPSK-MPPM調(diào)制性能理論分析30-37
• 3.2.1 PDM-QPSK-MPPM調(diào)制有效性分析30-32
• 3.2.2 PDM-QPSK-MPPM調(diào)制可靠性分析32-37
• 3.3 數(shù)值仿真與結(jié)果分析37-46
• 3.3.1 誤碼率仿真分析37-39
• 3.3.2 誤符號率仿真分析39-43
• 3.3.3 相關(guān)多維混合調(diào)制方式比較分析43-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 PDM-DPSK-MPPM多維混合調(diào)制47-61
• 4.1 PDM-DPSK-MPPM多維混合調(diào)制方案47-51
• 4.1.1 MZI-DPSK調(diào)制47-48
• 4.1.2 PDM-DPSK-MPPM調(diào)制48-49
• 4.1.3 發(fā)射接收端系統(tǒng)模型49-51
• 4.2 PDM-DPSK-MPPM調(diào)制性能理論分析51-53
• 4.2.1 PDM-DPSK-MPPM調(diào)制有效性分析51
• 4.2.2 PDM-DPSK-MPPM調(diào)制可靠性分析51-53
• 4.3 數(shù)值仿真與結(jié)果分析53-60
• 4.3.1 帶寬使用效率仿真分析53
• 4.3.2 誤碼率仿真分析53-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 全文總結(jié)61-62
• 5.2 未來工作展望62-63
• 參考文獻63-68
• 作者簡介及科研實踐68-69
• 致謝69

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本文編號：633235